數(shù)據(jù)庫機(jī)房課件第02章

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求分析2.2數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程2.3數(shù)據(jù)表的關(guān)系規(guī)范2.4產(chǎn)品訂單管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求分析1．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的系統(tǒng)功能分析 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的最初階段需要了解未來用戶對系統(tǒng)的要求，因此設(shè)計(jì)前與用戶深入溝通、與有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員交流是十分重要的。 下面以成績管理系統(tǒng)為例，對其功能作簡單分析。

成績管理系統(tǒng)要求能錄入、修改與管理學(xué)生成績，能方便地查詢到各種分析報(bào)告，如分?jǐn)?shù)分布情況、最高分、最低分等，能嚴(yán)格地按權(quán)限對成績進(jìn)行管理，保證數(shù)據(jù)安全。 根據(jù)以上分析，該系統(tǒng)應(yīng)有以下幾個(gè)方面的功能。

（1）錄入和維護(hù)各種成績，生成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。 （2）按各種方式（如按專業(yè)、班級、院系、個(gè)人和科目等）瀏覽成績。 （3）能對各科成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如統(tǒng)計(jì)平均分、最高分、最低分、及格率及優(yōu)秀率等；能輸出統(tǒng)計(jì)報(bào)表及成績走勢圖。 （4）對不及格學(xué)生能輸出處理信息，能根據(jù)補(bǔ)考成績刷新相關(guān)課程的成績。

（5）相關(guān)課程的教師和管理員對成績進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)時(shí)應(yīng)有嚴(yán)格時(shí)間限制及相應(yīng)的權(quán)限，成績修改要有修改原因、修改時(shí)間等。 總之，分析系統(tǒng)功能，是為了明確用戶的各種需求，了解系統(tǒng)到底需要什么樣的數(shù)據(jù)，以便設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。2．?dāng)?shù)據(jù)庫需求分析 根據(jù)成績管理系統(tǒng)的系統(tǒng)功能分析，可以總結(jié)出該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)包括以下幾種基本信息。 （1）成績錄入。數(shù)據(jù)信息應(yīng)包括學(xué)生的學(xué)號、考試課程代碼和成績屬性，對成績有約束條件，如不得超過100分。

（2）可以按班級、專業(yè)、院系等進(jìn)行成績的分析和統(tǒng)計(jì)。學(xué)生的學(xué)號、姓名、性別、班級、專業(yè)和院系等，是分析和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基本信息來源。 （3）學(xué)生補(bǔ)考。補(bǔ)考信息應(yīng)包含學(xué)號、課程代碼和補(bǔ)考成績。

（4）考慮各種方式的瀏覽查詢，可設(shè)置課程信息（如課程代碼、課程名稱、學(xué)分）、院系信息（院系代碼、名稱）和專業(yè)信息（專業(yè)代碼、名稱、說明）。 數(shù)據(jù)庫的分析建立在整個(gè)系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，對不同的系統(tǒng)、不同的需求，考慮的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容亦不相同。2.2數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程2.2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)分為6個(gè)階段進(jìn)行，這6個(gè)階段是需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)，如圖2-1所示。圖2-1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（1）需求分析階段 需求分析階段是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的第一步，也是最困難、最耗時(shí)的一步。要準(zhǔn)確了解并分析用戶對系統(tǒng)的需要和要求，弄清系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)的功能。（2）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。其目標(biāo)是產(chǎn)生一個(gè)反映信息需求的、獨(dú)立于具體DBMS的概念模型。概念模型可以用實(shí)體聯(lián)系模型（E-R模型）表示。（3）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，并將其性能進(jìn)行優(yōu)化。（4）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段是數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)在存儲(chǔ)設(shè)備上的實(shí)現(xiàn)。如對數(shù)據(jù)庫怎樣組織存儲(chǔ)才能使得邏輯級的操作方便、快捷等。對關(guān)系數(shù)據(jù)庫，物理設(shè)計(jì)只有少量工作可以由用戶選擇和干預(yù)，絕大部分工作是DBMS自動(dòng)完成的。（5）應(yīng)用程序設(shè)計(jì)階段 系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員要運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)操作語言和宿主語言，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫、編制與調(diào)試應(yīng)用程序、組織數(shù)據(jù)入庫并進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。（6）數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù) 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中，必須不斷地對其結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評價(jià)、調(diào)整和修改。2.2.2實(shí)體集的設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，可以得到以下實(shí)體。1．學(xué)生基本信息實(shí)體2．成績信息實(shí)體3．補(bǔ)考成績信息實(shí)體4．專業(yè)信息實(shí)體5．院系信息實(shí)體6．課程信息實(shí)體2.2.3建立E-R圖 根據(jù)實(shí)體集設(shè)計(jì)E-R圖。E-R圖中用矩形表示實(shí)體；實(shí)體的屬性用橢圓表示，并用無向邊把實(shí)體與屬性聯(lián)系起來；實(shí)體之間的關(guān)系用菱形表示，用無向邊把菱形與有關(guān)實(shí)體連接起來。1．實(shí)體和屬性E-R圖 各實(shí)體屬性E-R圖如圖2-2、圖2-3、圖2-4、圖2-5和圖2-6所示。圖2-2學(xué)生屬性E-R圖圖2-3成績屬性E-R圖圖2-6專業(yè)屬性E-R圖圖2-7院系屬性E-R圖2．實(shí)體和聯(lián)系E-R圖 實(shí)體之間存在以下關(guān)系。 一名學(xué)生有幾門考試成績，學(xué)生與成績之間是一對多的關(guān)系；補(bǔ)考成績與成績之間是一對一的關(guān)系；一門課有很多成績，課程與成績、課程與補(bǔ)考成績是一對多的關(guān)系；一個(gè)專業(yè)有多名學(xué)生，學(xué)生與專業(yè)之間是多對一的關(guān)系；一個(gè)院系可以有多個(gè)專業(yè)，專業(yè)與院系之間是多對一的關(guān)系。故有以下實(shí)體-聯(lián)系圖（E-R圖）。圖2-8學(xué)生成績管理系統(tǒng)E-R圖2.3數(shù)據(jù)表的關(guān)系規(guī)范

2.3.1第一范式（1NF）1．1NF的定義 關(guān)系模式R的所有屬性均為簡單屬性，即每個(gè)屬性都是不可再分的，則稱R屬于第一范式。2．應(yīng)用 應(yīng)用第一范式檢驗(yàn)學(xué)生成績管理系統(tǒng)中的關(guān)系沒有存在屬性再分問題，滿足第一范式要求。2.3.2第二范式（2NF）1．2NF的定義關(guān)系模式R滿足第一范式，R中的所有非主屬性都完全依賴于任意一個(gè)候選關(guān)鍵字，則稱關(guān)系R屬于第二范式。2．應(yīng)用應(yīng)用第一范式檢驗(yàn)成績關(guān)系沒有存在屬性再分問題，滿足第一范式要求。2.3.3第三范式（3NF）1．3NF的定義 關(guān)系模式R滿足第一、第二范式，R中的所有非主屬性對任何候選關(guān)鍵字都不存在傳遞信賴，則稱關(guān)系R屬于第三范式。

3NF是一個(gè)可用的關(guān)系模式應(yīng)滿足的最低范式，即一個(gè)關(guān)系如果不服從3NF，實(shí)際上它是不能使用的。2.3.4規(guī)范化小結(jié) 規(guī)范化的目的是使結(jié)構(gòu)更合理，消除存儲(chǔ)異常，使數(shù)據(jù)冗余盡量小，便于插入、刪除和更新。其根本目標(biāo)是節(jié)省存儲(chǔ)空間，避免數(shù)據(jù)不一致性，提高對關(guān)系的操作效率。 關(guān)系模式的規(guī)范化過程是通過對關(guān)系模式的分解來實(shí)現(xiàn)的。

一個(gè)關(guān)系分解成多個(gè)關(guān)系，最基本的要求是分解后不丟失原來的信息，這些信息不僅包括數(shù)據(jù)本身，而且包括由函數(shù)依賴所表示的數(shù)據(jù)之間的相互制約。分解一個(gè)關(guān)系模式可以得到不同關(guān)系模式集合，分解方法不是惟一的，最小冗余的要求必須以分解后的數(shù)據(jù)庫能表達(dá)原來數(shù)據(jù)庫的所有信息為前提。2.4產(chǎn)品訂單管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

產(chǎn)品訂單管理系統(tǒng)可以對經(jīng)銷商的訂單及銷售進(jìn)行全面管理，方便各級管理人員及時(shí)掌握各種產(chǎn)品的銷售數(shù)據(jù)，可以對企業(yè)的運(yùn)作進(jìn)行快速有效的管理和決策。建立一個(gè)好的管理系統(tǒng)可以提高企業(yè)的運(yùn)作效率，為企業(yè)立足于信息化社會(huì)提供有力的保障。2.4.1系統(tǒng)需求分析 對于以分銷為主要銷售渠道的銷售公司來說，分銷商既是他們的合作伙伴，又是他們銷售服務(wù)的前沿駐地。 假設(shè)某一企業(yè)是一家大型的制造廠，其產(chǎn)品種類多達(dá)上百種，具體的銷售委托給屬下銷售公司來進(jìn)行，再由分銷商直接將產(chǎn)品銷售給最終客戶。

隨著業(yè)務(wù)的不斷深入，企業(yè)渠道管理流程中的矛盾也時(shí)有發(fā)生，出現(xiàn)的最為突出的問題是，在銷售管理環(huán)節(jié)中，企業(yè)無法有效地管理各銷售人員的銷售活動(dòng)信息，體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。 （1）銷售人員互相壓價(jià)競爭，會(huì)擾亂市場秩序。

（2）如果銷售人員的銷售提成數(shù)據(jù)通過手工方式上報(bào)給企業(yè)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不高，也會(huì)使企業(yè)遭受一定的損失；另外，手工報(bào)表限制了每個(gè)銷售人員上報(bào)銷售報(bào)表的次數(shù)。 （3）在訂單管理環(huán)節(jié)中，每天來自各地的訂貨量很大，需要客戶服務(wù)部門的職員手工輸入到內(nèi)部的管理系統(tǒng)中，這將會(huì)造成人力資源的浪費(fèi)和人為失誤、效率低下、錯(cuò)誤率高、訂貨步驟冗長以及分銷商的投訴等很多問題。

（4）不采用先進(jìn)的技術(shù)，其結(jié)果是，溝通存在著嚴(yán)重滯后，企業(yè)根本無法對分銷商的進(jìn)貨情況做出及時(shí)的響應(yīng)，也難以準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)各產(chǎn)品的銷售情況。同時(shí)，由于手工上報(bào)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低、不及時(shí)，很難為企業(yè)提供所需要的市場分析數(shù)據(jù)，有時(shí)會(huì)影響到企業(yè)生產(chǎn)、采購、儲(chǔ)運(yùn)部門的正確決策，最終是用戶的滿意率下降。 根據(jù)以上對銷售公司的需求分析，一套合適的產(chǎn)品訂單管理系統(tǒng)，對實(shí)現(xiàn)便捷高效的數(shù)字化管理是十分必要的。2.4.2系統(tǒng)分析1．系統(tǒng)功能分析2．業(yè)務(wù)功能分析3．主要功能4．功能模塊圖2-9系統(tǒng)功能模塊圖2.4.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1．E-R模式系統(tǒng)的E-R模式，如圖2-10所示。圖2-10系統(tǒng)E-R圖 ①客戶及訂單的關(guān)系是—對多的關(guān)系，一位客戶可能簽訂幾個(gè)訂單。 ②訂單與訂單明細(xì)的關(guān)系是一對多的關(guān)系，一個(gè)訂單可能產(chǎn)生多個(gè)訂單明細(xì)。 ③產(chǎn)品與訂單明細(xì)的關(guān)系是一對多的關(guān)系，一個(gè)產(chǎn)品可符合多個(gè)訂單明細(xì)。④訂單與付費(fèi)的關(guān)系是一對多的關(guān)系，一個(gè)訂單可以采用不同的付費(fèi)方式付費(fèi)。⑤職員與訂單的關(guān)系是一對多的關(guān)系，一個(gè)職員可以接洽多個(gè)訂單。⑥訂單與裝運(yùn)方式的關(guān)系是一對一的關(guān)系，一個(gè)訂單只能采用一種裝運(yùn)方式運(yùn)輸。2．關(guān)系（實(shí)體及其屬性）關(guān)系中實(shí)體及其屬性介紹如下。①產(chǎn)品（產(chǎn)品標(biāo)識、產(chǎn)品名稱、單價(jià)）。②訂單（訂單標(biāo)識、客戶標(biāo)識、職員標(biāo)識、訂購日期、訂單編號、收貨方名稱、收貨方地址、收貨方城市、收貨方省/自治區(qū)、收貨方郵政編碼、收貨方國家、收貨方電話號碼、發(fā)貨日期、裝運(yùn)方式標(biāo)識、運(yùn)費(fèi)、營業(yè)稅率） ③訂單明細(xì)表（訂單明細(xì)標(biāo)識、訂單標(biāo)識、產(chǎn)品標(biāo)識、數(shù)量、單價(jià)、折扣） ④付費(fèi)（付費(fèi)標(biāo)識、訂單標(biāo)識、