數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用

數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用第1次課2學(xué)時(shí)本次課教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理的作用、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的開(kāi)展、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成本次課教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)本次課教學(xué)內(nèi)容：第1章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述第1節(jié)信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理一、信息與數(shù)據(jù)1、信息信息是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映。通俗講，信息是被加工為特定形式的，有價(jià)值的數(shù)據(jù)。2、數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)就是符號(hào)化的信息。 數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的根本對(duì)象，也是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶操作的對(duì)象。數(shù)據(jù)應(yīng)按照需求進(jìn)行采集并有結(jié)構(gòu)地存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。3、數(shù)據(jù)與信息的聯(lián)系 數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。數(shù)據(jù)和信息是兩個(gè)互相聯(lián)系、互相依賴但又互相區(qū)別的概念。數(shù)據(jù)是用來(lái)記錄信息的可識(shí)別的符號(hào)，是信息的具體表現(xiàn)形式。數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示或載體，信息那么是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋。只有經(jīng)過(guò)提煉和抽象之后，具有使用價(jià)值的數(shù)據(jù)才能成為信息。二、數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)處理才能變?yōu)樾畔?。?shù)據(jù)處理是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程，是指對(duì)信息進(jìn)行收集、整理、存儲(chǔ)、加工及傳播等一系列活動(dòng)的總和。數(shù)據(jù)處理的目的是從大量的、雜亂無(wú)章的甚至是難于理解的原始數(shù)據(jù)中，提煉、抽取人們所需要的有價(jià)值、有意義的數(shù)據(jù)〔信息〕，作為科學(xué)決策的依據(jù)。可用下式簡(jiǎn)單的表示信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理的關(guān)系：信息?=?數(shù)據(jù)?+?數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)是原料，是輸入，而信息是產(chǎn)出，是輸出結(jié)果。數(shù)據(jù)處理的真正含義應(yīng)該是為了產(chǎn)生信息而處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、信息的關(guān)系如圖1-1所示：圖1-1數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、信息的關(guān)系數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)、檢查和維護(hù)等工作是數(shù)據(jù)處理的根本環(huán)節(jié)，這些工作一般統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)管理。第2節(jié)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的開(kāi)展一、人工管理階段〔20實(shí)際50年代〕

不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。源數(shù)據(jù)與結(jié)果都不保存。

不具有數(shù)據(jù)獨(dú)立性。應(yīng)用程序完全依賴于數(shù)據(jù)，不具有數(shù)據(jù)獨(dú)立性，一旦數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，應(yīng)用程序必須做相應(yīng)的修改。

數(shù)據(jù)不能共享。數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用的，一個(gè)數(shù)據(jù)集只能對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)用程序。應(yīng)用程序之間不能共享數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)大量冗余。由于數(shù)據(jù)不能共享，因此即使兩個(gè)應(yīng)用程序使用到某些相同的數(shù)據(jù)，它們之間也無(wú)法相互利用對(duì)方的數(shù)據(jù)。二、文件系統(tǒng)階段〔20實(shí)際60年代〕文件管理階段具有以下特點(diǎn)：

數(shù)據(jù)以文件的形式長(zhǎng)期保存在計(jì)算機(jī)中。

數(shù)據(jù)的獨(dú)立性有一定的提高。

文件的組織形式多樣化。文件管理系統(tǒng)還存在一些缺乏：

由于數(shù)據(jù)只能以文件為單位進(jìn)行共享，不能實(shí)現(xiàn)以記錄或數(shù)據(jù)項(xiàng)為單位的共享，因此數(shù)據(jù)還存在大量的冗余。

數(shù)據(jù)缺乏邏輯獨(dú)立性，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)文件之間仍互相依賴，文件的邏輯結(jié)構(gòu)一旦改變，應(yīng)用程序也應(yīng)做相應(yīng)的修改。

文件與文件之間相互對(duì)立，無(wú)法實(shí)現(xiàn)文件之間的相互聯(lián)系，不能反映客觀世界事物間的復(fù)雜聯(lián)系。三、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段〔20實(shí)際60年代后期〕 圖1.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是按照一定的數(shù)據(jù)模型建立起來(lái)的相關(guān)的數(shù)據(jù)的集合，它既反映現(xiàn)實(shí)世界的客觀事物，也反映事物之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別。

數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)既有邏輯獨(dú)立性，又有物理獨(dú)立性。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與最小冗余。

具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和控制功能。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在數(shù)據(jù)管理中的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，使得它在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理中占據(jù)主導(dǎo)地位，成為各類信息系統(tǒng)的核心根底。第3節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成圖1.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖①數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的信息，它是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的操作對(duì)象，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有上述數(shù)據(jù)庫(kù)的幾大特性。②硬件：硬件是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的物理支撐，包括主機(jī)、顯示器、打印機(jī)等。③軟件：軟件包括系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件，其中系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)及負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行進(jìn)行控制和管理的核心軟件——數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；而應(yīng)用軟件是在DBMS的根底上由用戶根據(jù)實(shí)際需要自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序。④用戶：指使用數(shù)據(jù)庫(kù)的人員。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中主要由終端用戶、應(yīng)用程序員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員三類用戶組成。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員〔DBA〕是全面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行的高級(jí)計(jì)算機(jī)人員，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一個(gè)很重要的人員組成。

二、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)

〔1〕模式模式〔schema〕又稱概念模式或邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。模式處于三級(jí)結(jié)構(gòu)的中間層，模式以某一種數(shù)據(jù)模型為根底，表示了數(shù)據(jù)庫(kù)的整體數(shù)據(jù)。模式是客觀世界某一應(yīng)用環(huán)境中所有數(shù)據(jù)的集合，也是所有個(gè)別用戶視圖綜合起來(lái)的結(jié)果，又稱用戶公共數(shù)據(jù)視圖。視圖可理解為用戶或程序員看到和使用的數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容?！?〕外模式外模式也稱子模式或用戶模式，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶〔包括應(yīng)用程序員和最終用戶〕看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式是三級(jí)結(jié)構(gòu)的最外層，個(gè)別用戶只對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的一局部感興趣，所以外模式是個(gè)別用戶看到和使用的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容。〔3〕內(nèi)模式〔即存儲(chǔ)模式〕具體描述了數(shù)據(jù)如何組織存儲(chǔ)在介質(zhì)上。內(nèi)模式是系統(tǒng)程序員用一定的文件形式組織起來(lái)的一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)文件和聯(lián)系手段；也是由他們編制存取程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存取的。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。2．模式之間的映象〔1〕外模式/模式映象對(duì)于同一個(gè)模式可以有任意多個(gè)外模式。對(duì)于每一個(gè)外模式，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都有一個(gè)外模式/模式映象，它定義了該外模式和模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這些映象定義通常在各自外模式的描述中。當(dāng)模式改變時(shí)，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)各個(gè)外模式/模式的映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性?！?〕外模式/內(nèi)模式映象它是唯一的，定義了數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)模式/內(nèi)模式映象作相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而應(yīng)用程序也不必改變。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。第4節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一、DBMS的主要功能1．?dāng)?shù)據(jù)存取功能〔DML〕實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的根本存取操作：檢索、插入、修改和刪除。2．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理功能數(shù)據(jù)的平安性〔Security〕控制、數(shù)據(jù)的完整性〔Integrity〕控制、數(shù)據(jù)并發(fā)〔Concurrency〕控制3．?dāng)?shù)據(jù)的建立和維護(hù)功能包括數(shù)據(jù)初始數(shù)據(jù)的裝入，數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)、重組織，系統(tǒng)性能監(jiān)視、分析等功能。二、DBMS的組成1．語(yǔ)言編譯處理程序2．系統(tǒng)運(yùn)行控制程序3．系統(tǒng)建立、維護(hù)程序4．?dāng)?shù)據(jù)字典教學(xué)組織：1、本節(jié)課主要采取教師多媒體講授的方式進(jìn)行。2、在授課的同時(shí)通過(guò)提出問(wèn)題、學(xué)生思考、學(xué)生討論、教師解答的方式輔助教學(xué)。3、首先針對(duì)學(xué)生專業(yè)來(lái)提出問(wèn)題：信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的主要目的是什么？什么是信息管理？什么是信息系統(tǒng)？然后點(diǎn)出幾個(gè)學(xué)生答復(fù)，最好教師解答，并引向數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，從而暗示該課程的重要性。4、在課堂上通過(guò)適當(dāng)引入生活中的跟數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，比方管理信息系統(tǒng)、ERP等，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生思考，把理論和實(shí)際相結(jié)合。5、課堂上適當(dāng)引入目前數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的最新開(kāi)展趨勢(shì)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。6、提出問(wèn)題和解答問(wèn)題約需要15分鐘，第一節(jié)約15分鐘，第二節(jié)約20分鐘，第三節(jié)約需要20分鐘，第四節(jié)約需要10分鐘。7、重點(diǎn)問(wèn)題什么是數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)結(jié)合學(xué)生專業(yè)作為問(wèn)題來(lái)提出，讓學(xué)生思考并答復(fù)，組合教師總結(jié)。8、難點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)結(jié)合網(wǎng)站的構(gòu)架來(lái)講解。作業(yè)布置：1、什么是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的作用是什么？2、數(shù)據(jù)處理的目的是什么？數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)處理中的作用？3、數(shù)據(jù)庫(kù)采用三級(jí)模式、兩級(jí)映象結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是什么？本次課推薦和參考文獻(xiàn)1、

王珊、陳紅編著，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理?，清華大學(xué)出版社，1999年2、

薩師煊、王珊，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論〔第四版〕?，高等教育出版社，2006年3、

楊冬青、唐世渭等譯，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念?，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年本次課實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)：1、三人一組分別舉出現(xiàn)實(shí)生活中用到數(shù)據(jù)庫(kù)的地方，并討論如果沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)，將會(huì)變成什么樣子。課后自我總結(jié)分析：一、必須對(duì)以下概念給出定義，不能僅做詮釋。1．?dāng)?shù)據(jù)〔data〕數(shù)據(jù)指描述事物的符號(hào)記錄。文字、圖形、圖像、聲音、學(xué)生的檔案記錄、貨物的運(yùn)輸情況等都是數(shù)據(jù)。2．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)〔database，簡(jiǎn)稱DB〕數(shù)據(jù)庫(kù)指長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲(chǔ)，具有較小的冗余度，較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享。3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)〔databasemanagementsystem，簡(jiǎn)稱DBMS〕數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)指位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)在建立、運(yùn)用和維護(hù)時(shí)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)使用戶能方便地定義數(shù)據(jù)和操縱數(shù)據(jù)，并能夠保證數(shù)據(jù)的平安性、完整性、多用戶對(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)。4．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)〔databasesystem，簡(jiǎn)稱DBS〕 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后構(gòu)成的系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)〔及其開(kāi)發(fā)工具〕、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和用戶構(gòu)成。二、對(duì)下面幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)該重點(diǎn)講解1、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的開(kāi)展過(guò)程與研究領(lǐng)域2、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)與體系結(jié)構(gòu)3、DBMS的功能與組成第2次課2學(xué)時(shí)本次課教學(xué)重點(diǎn)：三種數(shù)據(jù)模型，E－R圖的繪制方法本次課教學(xué)難點(diǎn)：E－R圖本次課教學(xué)內(nèi)容：第2章數(shù)據(jù)模型第1節(jié)什么是數(shù)據(jù)模型一、數(shù)據(jù)模型 1、數(shù)據(jù)模型是客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述，它應(yīng)具有描述數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)聯(lián)系兩個(gè)方面的功能。2、組成數(shù)據(jù)模型的三個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：所研究的記錄類型的集合，是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述；數(shù)據(jù)操作：是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象〔型〕的實(shí)例〔值〕允許執(zhí)行的操作的集合；數(shù)據(jù)的約束條件：是一組完整性的集合 3、數(shù)據(jù)模型的分類(根據(jù)應(yīng)用的目的〕概念模型〔又稱信息模型〕：它是按用戶的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)模型：主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等，它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)。4、數(shù)據(jù)模型的分類〔安裝數(shù)據(jù)間結(jié)構(gòu)形式〕在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系的結(jié)構(gòu)形式。層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型是三種最常用的根本數(shù)據(jù)模型。二、數(shù)據(jù)的描述指明各個(gè)記錄類型由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，并對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行命名，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)均需指明其數(shù)據(jù)類型和取值范圍三、數(shù)據(jù)間聯(lián)系的描述指明各個(gè)不同記錄類型間所存在的聯(lián)系和聯(lián)系方式。第2節(jié)概念模型一、現(xiàn)實(shí)世界客觀對(duì)象的抽象二、信息世界中的根本概念1、實(shí)體〔Entity〕客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。2、屬性〔Attribute〕實(shí)體具有的某一特性。3、碼〔Key〕也稱關(guān)鍵字，是指在實(shí)體屬性中，可用于區(qū)別實(shí)體中不同個(gè)體的一個(gè)屬性和幾個(gè)屬性的組合。4、域〔Domain〕屬性的取值范圍。5、實(shí)體型〔EntityType〕用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫同類實(shí)體。6、實(shí)體集〔EntitySet〕同類實(shí)體的集合。三、實(shí)體間的聯(lián)系方式1、一對(duì)一聯(lián)系〔簡(jiǎn)記為1:1〕如：院長(zhǎng)和學(xué)院之間、班級(jí)和班長(zhǎng)之間、班主任和班級(jí)之間等。2、一對(duì)多聯(lián)系〔簡(jiǎn)記為1:n〕如：學(xué)院和系部之間、班級(jí)和學(xué)生之間等。3、多對(duì)多聯(lián)系〔簡(jiǎn)記為n:n〕如：學(xué)生和課程之間、演員和電影之間等。四、實(shí)體聯(lián)系表示方法1、E—R圖根本元素2、兩個(gè)不同實(shí)體集之間聯(lián)系的畫法 舉例說(shuō)明具體畫法。3、兩個(gè)以上不同實(shí)體集之間聯(lián)系的畫法 舉例說(shuō)明具體畫法。4、同一實(shí)體集內(nèi)的二元聯(lián)系的畫法 舉例說(shuō)明具體畫法。五、怎樣設(shè)計(jì)E-R圖1、E-R圖的設(shè)計(jì)步驟〔1〕用方框表示出實(shí)體；〔2〕用橢圓表示各實(shí)體的屬性；〔3〕用菱形表示實(shí)體之間的聯(lián)系2、舉例說(shuō)明E-R圖的設(shè)計(jì)過(guò)程。第3節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)類型一、層次模型1、層次模型概述層次模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，采用層次模型的數(shù)據(jù)庫(kù)的典型代表是IBM公司的IMS〔InformationManagementSystem〕數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)世界中，許多實(shí)體之間的聯(lián)系都表現(xiàn)出一種很自然的層次關(guān)系，如家族關(guān)系，行政機(jī)構(gòu)等。層次模型用一棵“有向樹(shù)〞的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示各類實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。在樹(shù)中，每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型，結(jié)點(diǎn)間的連線〔或邊〕表示記錄類型間的關(guān)系，每個(gè)記錄類型可包含假設(shè)干個(gè)字段，記錄類型描述的是實(shí)體，字段描述實(shí)體的屬性，各個(gè)記錄類型及其字段都必須命名。如果要存取某一記錄型的記錄，可以從根結(jié)點(diǎn)起，按照有向樹(shù)層次向下查找。2、層次模型的特征〔1〕有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親，該結(jié)點(diǎn)就是根結(jié)點(diǎn)；〔2〕根以外的其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)，這就使得層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體關(guān)系；〔3〕任何一個(gè)給定的記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義，沒(méi)有一個(gè)子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在。3、層次模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：〔1〕比擬簡(jiǎn)單，只需很少幾條命令就能操縱數(shù)據(jù)庫(kù)，比擬容易使用?！?〕結(jié)構(gòu)清晰，結(jié)點(diǎn)間聯(lián)系簡(jiǎn)單，只要知道每個(gè)結(jié)點(diǎn)的雙親結(jié)點(diǎn)，就可知道整個(gè)模型結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)實(shí)世界中許多實(shí)體間的聯(lián)系本來(lái)就呈現(xiàn)出一種很自然的層次關(guān)系，如表示行政層次，家族關(guān)系很方便?！?〕它提供了良好的數(shù)據(jù)完整性支持。4、層次模型的缺點(diǎn)主要有：〔1〕不能直接表示兩個(gè)以上的實(shí)體型間的復(fù)雜的聯(lián)系和實(shí)體型間的多對(duì)多聯(lián)系，只能通過(guò)引入冗余數(shù)據(jù)或創(chuàng)立虛擬結(jié)點(diǎn)的方法來(lái)解決，易產(chǎn)生不一致性?！?〕對(duì)數(shù)據(jù)的插入和刪除的操作限制太多。〔3〕查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)。二、網(wǎng)狀模型1、概述現(xiàn)實(shí)世界中事物之間的聯(lián)系更多的是非層次關(guān)系的，用層次模型表示這種關(guān)系很不直觀，網(wǎng)狀模型克服了這一弊病，可以清晰的表示這種非層次關(guān)系。20世紀(jì)70年代，數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言研究會(huì)CODASYL〔ConferenceOnDataSystemLanguage〕下屬的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組DBTG〔DataBaseTaskGroup〕提出了一個(gè)系統(tǒng)方案，DBTG系統(tǒng)，也稱CODASYL系統(tǒng)，成為了網(wǎng)狀模型的代表。網(wǎng)狀模型取消了層次模型的兩個(gè)限制，兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)都可以有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)，那么此時(shí)有向樹(shù)變成了有向圖，該有向圖描述了網(wǎng)狀模型。2、網(wǎng)狀模型的特征〔1〕有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親；〔2〕至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)雙親。即允許兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，允許某個(gè)結(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)，那么此時(shí)有向樹(shù)變成了有向圖，該有向圖描述了網(wǎng)狀模型。網(wǎng)狀模型中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄型〔實(shí)體〕，每個(gè)記錄型可包含假設(shè)干個(gè)字段〔實(shí)體的屬性〕，結(jié)點(diǎn)間的連線表示記錄類型〔實(shí)體〕間的父子關(guān)系。3、網(wǎng)狀模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：〔1〕能更為直接地描述客觀世界，可表示實(shí)體間的多種復(fù)雜聯(lián)系。〔2〕具有良好的性能和存儲(chǔ)效率4、網(wǎng)狀模型的缺點(diǎn)主要有〔1〕結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其DDL語(yǔ)言極其復(fù)雜?！?〕數(shù)據(jù)獨(dú)立性差，由于實(shí)體間的聯(lián)系本質(zhì)上是通過(guò)存取路徑表示的，因此應(yīng)用程序在訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)要指定存取路徑。三、關(guān)系模型1、概述關(guān)系模型是開(kāi)展較晚的一種模型，1970年美國(guó)IBM公司的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的關(guān)系模型。他發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)銀行數(shù)據(jù)的關(guān)系模型〞〔ARelationModelofDataforLargeSharedDataBanks〕,在文中解釋了關(guān)系模型，定義了某些關(guān)系代數(shù)運(yùn)算，研究了數(shù)據(jù)的函數(shù)相關(guān)性，定義了關(guān)系的第三范式，從而開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系方法和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化理論的研究，他為此獲得了1981年的圖靈獎(jiǎng)。1977年IBM公司研制的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的代表SystemR開(kāi)始運(yùn)行，其后又進(jìn)行了不斷的改良和擴(kuò)充，出現(xiàn)了基于SystemR的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)SQL/DB。20世紀(jì)80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)廠商新推出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型，非關(guān)系系統(tǒng)的產(chǎn)品也都加上了關(guān)系接口。數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域當(dāng)前的研究工作也都是以關(guān)系方法為根底。2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)種類關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)已成為目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如現(xiàn)在廣泛使用的小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)Foxpro、Acess，大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)Oracle、Informix、Sybase、SQLServer等都是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。3、關(guān)系模型的特征〔1〕

描述的一致性，不僅用關(guān)系描述實(shí)體本身，而且也用關(guān)系描述實(shí)體之間的聯(lián)系；〔2〕

可直接表示多對(duì)多的聯(lián)系；〔3〕

關(guān)系必須是標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)系，即每個(gè)屬性是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不允許表中有表；〔4〕

關(guān)系模型是建立在數(shù)學(xué)概念根底上的，有較強(qiáng)的理論根底。4、關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：〔1〕與非關(guān)系模型不同，它有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)理論根據(jù)?！?〕數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，用戶易懂易用，不僅用關(guān)系描述實(shí)體，而且用關(guān)系描述實(shí)體間的聯(lián)系?！?〕關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的平安保密性，也簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)建立和開(kāi)發(fā)的工作。5、關(guān)系模型的缺點(diǎn)主要有：由于存取路徑對(duì)用戶透明，查詢效率往往不如非關(guān)系模型，因此，為了提高性能，必須對(duì)用戶的查詢表示進(jìn)行優(yōu)化，增加了開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。教學(xué)組織：1、本節(jié)課主要采取教師多媒體講授的方式進(jìn)行。2、在授課的同時(shí)通過(guò)提出問(wèn)題、學(xué)生思考、學(xué)生討論、教師解答的方式輔助教學(xué)。3、尋找現(xiàn)實(shí)生活中的一個(gè)系統(tǒng)，讓學(xué)生來(lái)描述，從而引出模型。4、結(jié)合學(xué)生熟悉的數(shù)學(xué)建模，來(lái)詮釋數(shù)據(jù)模型。5、課堂上適當(dāng)引入目前數(shù)據(jù)模型的最新開(kāi)展趨勢(shì)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。6、讓學(xué)生描述一個(gè)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)約15分鐘，第一節(jié)約15分鐘，第二節(jié)約30分鐘，第三節(jié)約需要20分鐘。7、結(jié)合學(xué)生熟悉的學(xué)籍管理系統(tǒng)，來(lái)繪制其E-R圖。作業(yè)布置：1、選擇圖書管理系統(tǒng)或者商店銷售系統(tǒng)，來(lái)繪制其E-R圖。2、思考數(shù)據(jù)模型的功能本次課推薦和參考文獻(xiàn)1、

王珊、陳紅編著，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理?，清華大學(xué)出版社，1999年2、

薩師煊、王珊，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論〔第四版〕?，高等教育出版社，2006年3、

楊冬青、唐世渭等譯，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念?，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年本次課實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)：1、自由分組，每組3人，每組選擇一個(gè)切實(shí)可行熟悉的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)其E-R圖。課后自我總結(jié)分析：1、

應(yīng)該先解釋模型的概念，然后再講解什么是數(shù)據(jù)模型。由于第五章的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)講解E－R圖，所以此處一般只是講解繪制方法，一般不給出具體的實(shí)例來(lái)認(rèn)真講解。但是學(xué)生第一次接觸E－R圖，由于沒(méi)有完整的實(shí)例來(lái)學(xué)習(xí)，因此普遍感覺(jué)難以接受。所以，以后上課應(yīng)該把第五章的實(shí)例拿過(guò)來(lái)做一局部講解。第3次課2學(xué)時(shí)本次課教學(xué)重點(diǎn)：關(guān)系的幾個(gè)概念和關(guān)系的數(shù)學(xué)定義以及關(guān)系代數(shù)本次課教學(xué)難點(diǎn)：專門的關(guān)系運(yùn)算本次課教學(xué)內(nèi)容：第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)第一節(jié)關(guān)系模型的根本概念1、關(guān)系：一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，每個(gè)表有一個(gè)關(guān)系名。2、元組：表中的一行即為一個(gè)元組，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)文件中的一個(gè)記錄。3、屬性：表中的列稱為屬性，每一列有一個(gè)屬性名。屬性值相當(dāng)于記錄中的數(shù)據(jù)項(xiàng)或者字段值。4、域：是屬性的取值范圍，即不同元組對(duì)同一個(gè)屬性的值所限定的范圍。5、關(guān)系模式：是對(duì)關(guān)系的描述，其格式為： 關(guān)系名〔屬性名1，屬性名2，…屬性名n〕6、候選碼:又稱候選關(guān)鍵字，它是屬性和屬性組合，其值能夠唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。候選碼和碼是相同地概念。7、主碼：又稱主關(guān)鍵字，在一個(gè)關(guān)系中可能有多個(gè)候選碼，從中選擇一個(gè)為主碼。8、主屬性：包含在主碼中諸屬性。9、外碼：又稱外關(guān)鍵字，如果一個(gè)關(guān)系中地屬性或?qū)傩越M并非該關(guān)系的碼，但它們是另外一個(gè)關(guān)系的碼。10、全碼：是指關(guān)系模型的所有屬性都是這個(gè)關(guān)系模式的候選碼。第二節(jié)關(guān)系的數(shù)學(xué)定義一、域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。如：整數(shù)、正整數(shù)、實(shí)數(shù)、{0，1，2}等都可以是域。例如：D1={李平，張紅，王剛}(cāng)m1=3D2={男，女}m2=2D3={17，18，19}m3=3二、笛卡兒積定義：給定一組任意集合D1，D2，…，Dn〔它們可以包含相同的元素〕，這n個(gè)集合笛卡兒積為D1×D2×…×Dn={〔d1，d2，，dn〕|di∈Di，i=1，2，…，n}。笛卡兒積也是一個(gè)集合。其中：。Di稱為域；。每一個(gè)元素〔d1，d2，…，dn〕叫做一個(gè)n元組〔簡(jiǎn)稱元組〕；。元素中每一個(gè)值叫做一個(gè)分量，它來(lái)自相應(yīng)的域〔di∈Di〕。Di〔i=1，2，…，n〕為有限集，Di中的集合元素為Di的基數(shù)，用mi〔i=1，2，…，n〕表示。那么笛卡兒積D1×D2×…×Dn的基數(shù)為所有域的基數(shù)的累乘乘積m=m1×m2×…×mn。笛卡兒積也可以用二維表的形式表示。例2-1設(shè)有兩個(gè)域，D1={0，1}和D2={a，b，c}。那么D1×D2={〔0，a〕，〔0，b〕，〔0，c〕，〔1，a〕，〔1，b〕，〔1，c〕}。D1×D2的基數(shù)為2×3=6，即6個(gè)元組。D1×D2也可表示為二維表形式：D1D2000111abcabc三、關(guān)系的數(shù)學(xué)定義定義2-3：笛卡兒積D1×D2×…×Dn的任意一個(gè)子集稱為定義在域D1，D2，…，Dn上的n元關(guān)系，可用R〔D1，D2，…，Dn〕表示。其中R為關(guān)系名，n為關(guān)系的目或度。例2-2設(shè)D1=男人集合〔MAN〕={李平，張英，王剛}(cāng)D2=女人集合〔WOMAN〕={丁紅，肖芳}D3=兒童集合〔CHILD〕={李一，李二，王一}笛卡兒積D=D1×D2×D3={〔李平，丁紅，李一〕，〔李平，丁紅，李二〕，…}D1×D2×D3共有3×2×3=18個(gè)集合元素?？梢詮牡芽▋悍e中取子集構(gòu)造關(guān)系：例如從前面的D=D1×D2×D3構(gòu)造一個(gè)家庭關(guān)系：MANWOMANCHILD李平李平王剛丁紅丁紅肖芳李一李二王一四、關(guān)系具有如下特性：〔1〕關(guān)系中沒(méi)有重復(fù)元組?！?〕元組的順序無(wú)關(guān)緊要?！?〕屬性的順序是非排序的〔從左到右〕?！?〕屬性必須有不同的屬性名，不同的屬性可來(lái)自同一個(gè)域?！?〕同一屬性名下的諸屬性值〔同列〕是同類型數(shù)據(jù)，且必須來(lái)自同一個(gè)域?！?〕所有的屬性值都是原子的。五、關(guān)系的完整性1．實(shí)體完整性主關(guān)系鍵的值不能為空的約束條件稱為實(shí)體完整性。2．參照完整性如果關(guān)系R2的外部關(guān)系鍵X與關(guān)系R1的〔主〕關(guān)系鍵相符，那么外部關(guān)系鍵X的每個(gè)值必須在關(guān)系R1中〔主〕關(guān)系鍵的值中找到，或者取空值，稱為參照完整性。外部關(guān)系鍵與〔主〕關(guān)系鍵的對(duì)應(yīng)提供了一種實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)系聯(lián)系的方法。例如：DEPTEMPENODNOENAMESEX…

ENOENAME980101張山男

01辦公室980202萬(wàn)名男

02人事部9803

李娟女

03公關(guān)部980401張海燕女

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3．用戶定義完整性用戶定義完整性是針對(duì)某一具體的實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件，它由應(yīng)用環(huán)境所決定，它反映了某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求。第三節(jié)關(guān)系代數(shù)一、傳統(tǒng)的集合運(yùn)算1、并運(yùn)算并運(yùn)算是雙目運(yùn)算。設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S是兩個(gè)同類的關(guān)系，那么R與S的并運(yùn)算為：T=R∪S={t|t∈R∨t∈S}T仍為一個(gè)關(guān)系，且與R和S同類。2、差運(yùn)算差運(yùn)算是雙目運(yùn)算。設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S是兩個(gè)同類的關(guān)系，那么R與S的差運(yùn)算為：T=R-S={t|t∈R∧nott∈S}T仍為一個(gè)關(guān)系，且與R和S同類。3、交運(yùn)算交運(yùn)算是雙目運(yùn)算。設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S是兩個(gè)同類的關(guān)系，那么R與S的交運(yùn)算為：T=R∩S={t|t∈R∧t∈S}T仍為一個(gè)關(guān)系，且與R和S同類。4、廣義笛卡兒積設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S是兩個(gè)關(guān)系〔R和S不要求是同類的〕，那么R與S的廣義笛卡兒積為：T=R×S={rs|r∈R∧s∈S}其中：rs=〔r1，r2，…，rrn，s1，s2，…，sm〕，稱為元組的連串。二、專門的關(guān)系運(yùn)算1、投影運(yùn)算投影運(yùn)算也是單目，是指對(duì)給定關(guān)系在垂直方向上進(jìn)行的選取。設(shè)關(guān)系R〔X，Y〕，X，Y均為屬性集合。那么有：Πx〔R〕={r[X]|r∈R}其中：r是關(guān)系R的元組；r[X]表示元組r在屬性X上的諸分量。例在關(guān)系S中選取學(xué)生姓名和所在的系。ΠSNO，DEP〔S〕2、選擇操作選擇是單目運(yùn)算，是指在給定的關(guān)系中，按給定的條件選出符合條件的元組，組成一個(gè)新的關(guān)系的運(yùn)算。設(shè)關(guān)系R〔A1，A2，…，An〕，而p是定義在結(jié)合D1×D2×…×Dn上的邏輯條件，其中Di是屬性Ai的域。那么：σp〔R〕={r|r∈R∧P〔r〕為真}其中：r為關(guān)系R的元組；P為布爾表達(dá)式。設(shè)有學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)，包含學(xué)生關(guān)系S、課程關(guān)系C、學(xué)生選課關(guān)系SC，分別如下：S〔SNO，SN，AGE，SEX，DEP〕C〔CNO，CN，PCNO〕SC〔SNO，CNO，G〕例求計(jì)算機(jī)系〔‘CS’〕學(xué)生的根本情況。σDEP='cs'〔s〕3、連接連接運(yùn)算是兩目運(yùn)算。是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡兒積中選取滿足連接條件的元組。設(shè)關(guān)系R〔A1，A2，…，An〕及S〔B1，B2，…，Bm〕，連接屬性集X是{A1，A2，…，An}的子集，Y是{B1，B2，…，Bm}的子集。那么：RXθYS={rs|r∈R∧s∈S∧XθY為真}其中：θ為關(guān)系運(yùn)算符。連接結(jié)果是一個(gè)〔n+m〕元的關(guān)系。4、自然連接在等值〔θ為“=〞〕連接情況下，當(dāng)屬性集X與Y具有相同屬性名時(shí)，那么關(guān)系R與S的連接稱為自然連接。在自然連接的結(jié)果中，相同的屬性名不重復(fù)出現(xiàn)。即：R*S={〔Z，X，W〕|〔Z，X〕∈R∧〔W，X〕∈S∧r[X]=S[X]}5、除法除法運(yùn)算是雙目運(yùn)算。它是用除數(shù)關(guān)系在被除數(shù)關(guān)系中取商。設(shè)有關(guān)系R〔X，Y〕與S〔Z〕，其中X，Y，Z為屬性集合。那么：R÷S={x|x∈Πx〔R〕∧z∈S∧xz∈R}例關(guān)系R和S，求R÷S。R：ABCDa1235a1246a3823a4776S：CD3546R÷S：ABa12

三、例子chcmxf1DS52DB43net3xhxmagexb001a21男002b22女003c20男xhchg001189001256002175Sscc

〔1〕查詢年齡在20歲以上的學(xué)生〔2〕查詢性別為性別為“男〞的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名〔3〕查詢選修了課程的學(xué)生學(xué)號(hào)〔4〕查詢選修了課程的學(xué)生的學(xué)號(hào)和姓名〔5〕查詢選修了課程的且某一門課的成績(jī)大于80的學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名和性別〔6〕查詢選修了“DB〞課程的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名〔7〕查詢沒(méi)有選修“DB〞課程的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名(8) 查詢選修了全部課程的學(xué)生學(xué)號(hào)〔9〕查詢至少選修了課程1和課程2的學(xué)生學(xué)號(hào)〔10〕查詢選修了全部課程的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名〔11〕查詢至少選修了1號(hào)課程和2號(hào)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)〔如果為：學(xué)號(hào)和姓名？〕

教學(xué)組織1、本節(jié)課主要采取教師多媒體講授的方式進(jìn)行。2、結(jié)合實(shí)例一步一步推導(dǎo)、運(yùn)算，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。3、引導(dǎo)學(xué)生回歸到數(shù)學(xué)，從數(shù)學(xué)角度思考。4、選擇學(xué)生常見(jiàn)的Excel中的成績(jī)單進(jìn)行講解關(guān)系的性質(zhì)。5、對(duì)Excel中的成績(jī)記錄單進(jìn)行思考講解10分鐘，第一節(jié)約10分鐘，第二節(jié)約15分鐘，第三節(jié)約需要40分鐘，復(fù)習(xí)5分鐘。作業(yè)布置：1、完成課后習(xí)題。本次課推薦和參考文獻(xiàn)1、王珊、陳紅編著，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理?，清華大學(xué)出版社，1999年2、

薩師煊、王珊，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論〔第四版〕?，高等教育出版社，2006年3、

楊冬青、唐世渭等譯，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念?，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年本次課實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)：1、給學(xué)生三個(gè)關(guān)系“學(xué)生〞、“課程〞和“成績(jī)〞，讓學(xué)生學(xué)出常用的查詢，并寫出其關(guān)系運(yùn)算表達(dá)式。課后自我總結(jié)分析：1、

純粹的數(shù)學(xué)定義講解起來(lái)學(xué)生比擬難接受，所以應(yīng)該結(jié)合實(shí)例來(lái)讓學(xué)生理解其數(shù)學(xué)含義。2、

針對(duì)關(guān)系運(yùn)算應(yīng)該參加大量的實(shí)例來(lái)練習(xí)，加深學(xué)生的理解。3、

適當(dāng)多參加局部實(shí)例，讓學(xué)生把文字描述的查詢需求使用關(guān)系代數(shù)來(lái)書寫。第4次課2學(xué)時(shí)本次課教學(xué)重點(diǎn)：關(guān)系設(shè)計(jì)中經(jīng)常存在的問(wèn)題、函數(shù)依賴、范式和標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)損分解的概念和測(cè)試方法本次課教學(xué)難點(diǎn)：函數(shù)依賴問(wèn)題、關(guān)系模式的分解本次課教學(xué)內(nèi)容：第4章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化理論第一節(jié)問(wèn)題的提出1、先舉一個(gè)例子。例如，我們?yōu)閷W(xué)校設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，用學(xué)號(hào)“S#〞描述學(xué)生，用系名“SDN〞描述系，用“MN〞描述系主任，用課程名“CN〞描述課程，用“G〞描述學(xué)習(xí)成績(jī)。我們用這些屬性組成關(guān)系名為UN的一個(gè)關(guān)系模式，也是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式：UN〔S#，CN，G，SDN，MN〕現(xiàn)實(shí)世界的事實(shí)為：。一個(gè)系有假設(shè)干個(gè)學(xué)生，但一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系；。一個(gè)系只有一名系主任；。一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，每門課程可有假設(shè)干學(xué)生選修；。每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)每門課程有一個(gè)成績(jī)。通過(guò)對(duì)以上事實(shí)的分析，〔S#，CN〕具有元組標(biāo)識(shí)作用，〔S#，CN〕是該關(guān)系模式的關(guān)系鍵，而且是唯一的鍵。圖4-1是UN關(guān)系模式的實(shí)例，在這里就是一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。S#CNGSDNMNS1C1A計(jì)算機(jī)系趙S1C2A計(jì)算機(jī)系趙S1C4A計(jì)算機(jī)系趙S1C5B計(jì)算機(jī)系趙S2C2B計(jì)算機(jī)系趙S2C3A計(jì)算機(jī)系趙S2C4B計(jì)算機(jī)系趙S3C1B數(shù)學(xué)系王S3C2C數(shù)學(xué)系王S3C3A數(shù)學(xué)系王S4C1A物理系張S4C2B物理系張S4C3C物理系張S5C2B信息系李S5C3C信息系李S5C4A信息系李圖4-1從以上關(guān)系中，可以看到對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題：〔1〕“插入異常〞。當(dāng)一個(gè)系剛剛成立，尚無(wú)學(xué)生，或有了學(xué)生，但尚未選課時(shí)。無(wú)法將系名和系主任的信息存入?！?〕“刪除異常〞。當(dāng)某個(gè)系的學(xué)生全部畢業(yè)了，在刪除學(xué)生的信息時(shí)，將把系名和系主任的信息全部刪除?！?〕冗余太大。由于具有以上三個(gè)“弊病〞，我們說(shuō)，這是一個(gè)“不好〞的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式，是一個(gè)“不好〞的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。而一個(gè)“好的〞關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式應(yīng)該不會(huì)發(fā)生插入異常和刪除異常，冗余應(yīng)盡可能減少。2、存在問(wèn)題的原因UN關(guān)系中，某些屬性間存在的數(shù)據(jù)依賴。在數(shù)據(jù)依賴中，和關(guān)系模式標(biāo)準(zhǔn)化最緊密的是函數(shù)依賴〔FD〕。3、解決問(wèn)題的途徑將學(xué)生選課關(guān)系分解成三個(gè)關(guān)系：那么如何才能得到“好的〞關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式呢？假設(shè)，我們將上述“不好〞的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式分解為三個(gè)關(guān)系模式，即一個(gè)學(xué)校的數(shù)據(jù)庫(kù)模式包含了如下三個(gè)關(guān)系模式：SD〔S#，SDN〕SC〔S#，CN，G〕DM〔SDN，MN〕那么，插入異常、刪除異常和冗余太大的三個(gè)“弊病〞就會(huì)消除。因此，由這三個(gè)關(guān)系模式組成的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式就是一個(gè)“好的〞關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式。我們說(shuō)，用幾個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系去取代原來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的關(guān)系的過(guò)程叫做關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化，關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化理論是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)非常有用的輔助工具。而關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化與關(guān)系模式中的各屬性之間的互相依賴關(guān)系有關(guān)。因此，在討論關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化之前，先討論函數(shù)依賴問(wèn)題。第二節(jié)函數(shù)依賴一、函數(shù)依賴的定義我們先考察如下的一個(gè)關(guān)系模式： S〔S#，SN，AGE，SEX，DEP〕當(dāng)學(xué)號(hào)S#的值確定之后，對(duì)應(yīng)的SN、AGE、SEX、DEP的值也被唯一地確定了。就像自變量X確定之后，相應(yīng)的函數(shù)值f〔x〕也被唯一確定一樣，我們說(shuō)學(xué)號(hào)S#決定于函數(shù)〔SN，AGE，SEX，DEP〕，或者說(shuō)〔SN，AGE，SEX，DEP〕函數(shù)依賴于S#。這種函數(shù)間的依賴關(guān)系稱為函數(shù)依賴。1、定義：設(shè)關(guān)系模式R〔A1，A2，…，An〕，X、Y是R的兩個(gè)屬性集合，X為{A1，A2，…，An}的子集，Y為{A1，A2，…，An}的子集，R[X，Y]是關(guān)系R在屬性X∪Y上的投影，當(dāng)任何時(shí)候R[X，Y]中的任意兩個(gè)元組中的X屬性值相同時(shí)，那么它們的Y屬性值也相同。便稱X函數(shù)決定Y，或Y函數(shù)依賴于X，記作X→Y。X為決定因素。當(dāng)Y不函數(shù)依賴于X，記作XY，當(dāng)X→Y，Y→X時(shí)，記作X←→Y。2、函數(shù)依賴的根本性質(zhì)：〔1〕唯一性。給定函數(shù)依賴f：X→Y及g：X→Y，那么f=g。〔2〕投影性。當(dāng)屬性集合X是屬性集合Y的子集時(shí)，那么存在函數(shù)依賴Y→X。這說(shuō)明一組屬性函數(shù)決定于它的所有子集。這種類型的函數(shù)依賴稱為平凡的函數(shù)依賴，假設(shè)X不是Y的子集時(shí)，那么稱Y→X是非平凡函數(shù)依賴。〔3〕疊加性〔合并性〕。假設(shè)X→Y及X→Z，那么存在X→YZ?！?〕分配性〔分解性〕。假設(shè)X→YZ，那么必有X→Y及X→Z?！?〕擴(kuò)張性。假設(shè)X→Y及W→Z，那么必有XW→YZ。3、完全函數(shù)依賴與局部函數(shù)依賴定義：設(shè)關(guān)系模式R〔X，Y〕，X，Y是R的屬性集，當(dāng)對(duì)X的每一個(gè)真子集X'都有X'Y，那么Y對(duì)X的依賴關(guān)系是完全的，記作XY。如果對(duì)X某個(gè)真子集X'有X'→Y，那么稱Y對(duì)X的函數(shù)依賴是局部的，記作XY。例如，在關(guān)系模式SC〔S#，C#，G〕中，S#G，C#G，所以〔S#，C#〕G。在關(guān)系模式UN〔S#，CN，G，SDN，MN〕中，S#→SDN。所以，〔S#，CN〕SDN。注意，只有決定因素是組合屬性時(shí)，討論局部函數(shù)依賴才有意義。4、傳遞函數(shù)依賴定義：設(shè)X、Y、Z為關(guān)系模式R〔U〕的互不相同的屬性集合，如果X→Y，而YX，但Y→Z〔Z不是Y的子集，即Z對(duì)于Y是非平凡函數(shù)依賴〕，那么稱Z傳遞函數(shù)依賴于X，記作XZ。例如，在學(xué)校關(guān)系模式UN中，S#→SDN，SDNS#，SDN→MN，那么有，S#MN。又如：在關(guān)系模式S〔S#，SN，SDN〕中，S#←→SN，SN→SDN，那么S#→SDN是直接函數(shù)依賴。5、函數(shù)依賴的幾點(diǎn)說(shuō)明：1〕函數(shù)依賴是所有關(guān)系實(shí)例(關(guān)系模式值的每一狀態(tài))均要滿足的約束條件。2〕函數(shù)依賴是語(yǔ)義范疇。只能根據(jù)語(yǔ)義確定函數(shù)依賴。如：在沒(méi)有同名的情況下“姓名→年齡〞成立3〕數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者可以對(duì)現(xiàn)實(shí)世界作強(qiáng)制的規(guī)定。4〕假設(shè)X→Y，那么X稱為這個(gè)函數(shù)依賴的決定屬性集5〕函數(shù)依賴是關(guān)系模式內(nèi)屬性間最常見(jiàn)的一種依賴關(guān)系二、函數(shù)依賴與屬性關(guān)系學(xué)生關(guān)系屬性的集合U={Sno,Sdept,Mname,Cname,Grade}現(xiàn)實(shí)世界的事實(shí)：1〕

一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系〔含義：學(xué)號(hào)確定后，學(xué)生所在的系也就被唯一確定了。類似于數(shù)學(xué)中的函數(shù)y=f(x)，x=Sno,y=Sdept。我們說(shuō)Sno函數(shù)決定Sdept,或者說(shuō),Sdept函數(shù)依賴于Sno,記做sno→sdept；反過(guò)來(lái)一個(gè)系有假設(shè)干學(xué)生〔解釋系不能決定學(xué)生〕2〕

一個(gè)系只有一名系主任〔含義：系確定后系主任名被唯一確定了，類似于數(shù)學(xué)中的函數(shù)，我們說(shuō)Sdept函數(shù)決定Mname,或者說(shuō),Mname函數(shù)依賴于Sdept。記做Sdept→Mname〕3〕

一個(gè)學(xué)生可以選修多門課，每門課程有假設(shè)干學(xué)生選修〔含義：學(xué)號(hào)與課程號(hào)間夠不成決定被決定關(guān)系〕4〕

每個(gè)學(xué)生所學(xué)的每門課程都有一個(gè)成績(jī)，含義：(sno,cname)→Grade屬性組U上的一組函數(shù)依賴F={sno→sdept,Sdept→Mname,(sno,cname)→Grade}

gradeSnoCnoSdeptMname

gradeSnoCnoSdeptMname

函數(shù)依賴與屬性關(guān)系(1)

如果X和Y之間1:1關(guān)系〔如學(xué)校和校長(zhǎng)之間〕，那么存在函數(shù)依賴X→Y和Y→X；(2)

如果X和Y之間1:n關(guān)系〔如學(xué)號(hào)和姓名之間〕，那么存在函數(shù)依賴X→Y；(3)

如果X和Y之間m:n關(guān)系〔如學(xué)生和課程之間〕，那么X和Y之間不存在函數(shù)依賴。

第三節(jié)范式和標(biāo)準(zhǔn)化一、什么是范式標(biāo)準(zhǔn)化理論是圍繞著范式而建立的。如果一個(gè)關(guān)系滿足某個(gè)指定的約束集，那么稱它屬于某種特定的范式。滿足不同程度要求的約束集那么稱為不同的范式。二、范式的判定條件與標(biāo)準(zhǔn)化1、第一范式〔1NF〕關(guān)系模式R的所有屬性都是不可分割的根本數(shù)據(jù)項(xiàng)，那么R∈1NF。(非主屬性函數(shù)依賴于碼。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)系都屬于1NF。不滿足1NF的舉例：學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，入學(xué)畢業(yè)年月)1NF是關(guān)系模式的起碼要求gradeSnogradeSnoCnoSdeptSlocSLC(Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade)屬性函數(shù)依賴情況：

〔虛線表示局部函數(shù)依賴，實(shí)線表示完全函數(shù)依賴〕插入異常：未選課的學(xué)生不能插入，因?yàn)榇a值局部為空〔原因是對(duì)碼的局部函數(shù)依賴造成〕。〔解決問(wèn)題的方法：把局部函數(shù)以來(lái)局部分解出來(lái)〕刪除異常：某一學(xué)生的選課信息全部刪除后，學(xué)生的其他信息也被刪除，否那么碼值局部為空〔不允許〕〔原因是對(duì)碼的局部函數(shù)依賴造成〕。〔解決問(wèn)題的方法：把局部函數(shù)以來(lái)局部分解出來(lái)〕數(shù)據(jù)冗余度大：一個(gè)學(xué)生選修了多門課程，同一學(xué)生的根本信息〔Ssept,Sloc〕需要保存屢次?！苍蚴菍?duì)碼的局部函數(shù)依賴造成〕。〔解決問(wèn)題的方法：把局部函數(shù)以來(lái)局部分解出來(lái)〕修改復(fù)雜：修改某學(xué)生根本信息時(shí)，如果其選修多門課程，同一信息需要重復(fù)修改屢次?！苍蚴菍?duì)碼的局部函數(shù)依賴造成〕〔解決問(wèn)題的方法：把局部函數(shù)以來(lái)局部分解出來(lái)〕2、第二范式(2NF)：定義：假設(shè)關(guān)系模式R∈1NF，且每個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于R的每個(gè)鍵，那么關(guān)系模式R屬于第二范式〔R∈2NF〕。前面的關(guān)系模式不滿足第二范式，分解為下面兩個(gè)模式后，局部函數(shù)依賴被消除：SC(sno,cno,grade)SL(Sno,Sdept,Sloc)

gradeSnoCnogradeSnoCnoSnoSdeptSloc

分解成第二范式后SC(sno,cno,grade)，SL(Sno,Sdept,Sloc)。以上4個(gè)問(wèn)題在一定程度上得到了解決。1〕SL關(guān)系中可以插入尚未選修的學(xué)生2〕刪除學(xué)生選課關(guān)系，只涉及SC關(guān)系，不涉及SL中的學(xué)生根本信息。3〕由于學(xué)生選課信息于學(xué)生根本信息分開(kāi)存放，不管該學(xué)生選修了幾門課，Sdept與Sloc值都只存儲(chǔ)一次。4〕某學(xué)生轉(zhuǎn)系，只需要修改相關(guān)關(guān)系中的一個(gè)元組。SnoSdeptSlocSnoSdeptSloc

第二范式SL中存在傳遞函數(shù)依賴，使得SL仍然存在上述4個(gè)問(wèn)題。1〕插入異常：系剛成立，無(wú)在校學(xué)生，無(wú)法存入系信息?！步鉀Q問(wèn)題的方法：把與主碼無(wú)關(guān)的函數(shù)局部分解出來(lái)獨(dú)立構(gòu)成關(guān)系模式，即消除對(duì)主碼的傳遞函數(shù)依賴〕2〕刪除異常：某系的全部學(xué)生畢業(yè)了，系的信息也喪失了?！步鉀Q問(wèn)題的方法：把與主碼無(wú)關(guān)的函數(shù)局部分解出來(lái)獨(dú)立構(gòu)成關(guān)系模式，即消除對(duì)主碼的傳遞函數(shù)依賴〕3〕數(shù)據(jù)冗余度大：每一個(gè)系的學(xué)生都住在同一個(gè)地方，關(guān)于系的住處信息卻要重復(fù)出現(xiàn)。4〕修改復(fù)雜：當(dāng)某系學(xué)生調(diào)整住處時(shí)，需要修改所有學(xué)生的Sloc屬性值。造成上述4個(gè)問(wèn)題的主要原因：非主屬性傳遞函數(shù)依賴于主碼。解決方法：將傳遞函數(shù)依賴關(guān)系分解出來(lái)。3、第三范式〔3NF〕定義：假設(shè)關(guān)系R∈2NF，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于R的任何鍵，那么R∈3NF。SL(Sno,Sdept,Sloc)分解為SD(sno,sdept)DL(Sdept,Sloc)

標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程：標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程即為關(guān)系模式的不斷分解過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)質(zhì)：概念的單一化。標(biāo)準(zhǔn)化的目的：不斷解決關(guān)系插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余度大、修改復(fù)雜問(wèn)題。

3NF是工程上的標(biāo)準(zhǔn)，在工程應(yīng)用上，到達(dá)第三范式一般情況下就可以了4、Boyce-Codd范式〔BCNF〕〔本局部?jī)?nèi)容選舉〕〔1〕3NF的不完善性3NF消除了非主屬性對(duì)鍵的局部函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴，從而消除了數(shù)據(jù)的冗余和各種異常。但是3NF并沒(méi)有限制有些主屬性對(duì)鍵具有這些依賴關(guān)系，如果發(fā)生了這種依賴，仍會(huì)引起異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。例如：設(shè)關(guān)系模式SCG〔S#，SN，CN，G〕，其中S#代表學(xué)號(hào)，SN代表學(xué)生姓名并假設(shè)沒(méi)有重名，CN表示課程名，G表示學(xué)習(xí)成績(jī)。SCG的函數(shù)依賴規(guī)定如下：S#←→SN〔S#，CN〕→G〔SN，CN〕→G可知，在SCG中有兩個(gè)候選鍵〔S#，CN〕和〔SN，CN〕。唯一一個(gè)非主屬性是G不傳遞依賴于任何鍵，所以SCG∈3NF。但是存在著主屬性對(duì)鍵的局部函數(shù)依賴〔主屬性有：S#，SN，CN〕：〔S#，CN〕SN〔因?yàn)椋篠#→SN〕；〔SN，CN〕S#〔因?yàn)椋篠N→S#〕。因此，關(guān)系SCG中存在大量的數(shù)據(jù)冗余，會(huì)引起修改異常。解決的方法仍然是通過(guò)投影分解題該范式等級(jí)，為了解決這類問(wèn)題，Boyce與Codd共同提出了對(duì)第三范式的修正，并給出新的定義，即Boyce-Codd范式，簡(jiǎn)稱BCNF。它彌補(bǔ)了第三范式的缺乏。

〔2〕Boyce-Codd范式〔BCNF〕定義4-7假設(shè)R∈1NF，且R中的每一個(gè)決定因素都是候選鍵，那么R∈BCNF。推論：〔1〕滿足BCNF的關(guān)系將消除任何屬性〔主屬性或非主屬性〕對(duì)鍵的局部依賴和函數(shù)依賴，因此，屬于BCNF的關(guān)系必然屬于3NF?！?〕但屬于3NF的關(guān)系卻不一定屬于BCNF。

〔3〕BCNF的標(biāo)準(zhǔn)化BCNF的標(biāo)準(zhǔn)化仍然采用分解的方法。例如，將前面關(guān)系模式SCG〔S#，SN，CN，G〕分解為：SC〔S#，CN，G〕〔只有一個(gè)候選鍵〕S〔S#，SN〕〔有兩候選鍵〕函數(shù)依賴如下：〔S#，CN〕→GS#→SNSN→S#以上關(guān)系模式中，所有決定因素都是候選鍵。因此，SC∈BCNF，S∈BCNF。綜上所述，可以看出：〔1〕BCNF在概念上要比3NF更加簡(jiǎn)單。應(yīng)用BCNF定義時(shí)，不需要從1NF→2NF→3NF一步步檢查，可直接判斷1NF關(guān)系是否屬于BCNF。3NF和BCNF是在函數(shù)依賴條件下對(duì)關(guān)系模式分解所能到達(dá)的別離程度所進(jìn)行的測(cè)度。一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式中的關(guān)系模式，如果都屬于BCNF，那么在函數(shù)依賴范疇，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了徹底的別離，已消除了插入、刪除異常，冗余度得到了控制。第四節(jié)關(guān)系模式的分解一、模式分解中存在的問(wèn)題關(guān)系模式的標(biāo)準(zhǔn)化是通過(guò)對(duì)關(guān)系模式的分解來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是把低一級(jí)的關(guān)系模式分解為假設(shè)干個(gè)高一級(jí)的關(guān)系模式的方法并不是惟一的。在這些分解方法中，只有能夠保證分解后的關(guān)系模式與原關(guān)系模式等價(jià)的方法才有意義。〔1〕分解具有無(wú)損連接性。設(shè)關(guān)系模式R<U,F>被分解為假設(shè)干個(gè)關(guān)系模式R1<Ul,F1>,R2<U2,F2>,…，Rn<Un,Fn>〔其中U＝U1∪U2∪…Un，且不存在UiUj，Ri為F在Ui上的投影〕，假設(shè)R與R1，R2…Rn自然連接的結(jié)果相等，那么稱關(guān)系模式R的這個(gè)分解具有無(wú)損連接性。〔2〕分解要保持函數(shù)依賴。設(shè)關(guān)系模式R<U，F(xiàn)>被分解為假設(shè)干個(gè)關(guān)系模式R1<U1,F1>,R2<U2,F2>,…,Rn<Un,Fn>〔其中U＝Ul∪U2∪…Un，且不存在UiUj，Ri為F在Uj上的投影〕，假設(shè)F所邏輯蘊(yùn)含的函數(shù)依賴一定也由分解得到的某個(gè)關(guān)系模式中的Fj所邏輯蘊(yùn)含，那么稱關(guān)系模式R的這個(gè)分解是保持函數(shù)依賴的。如果一個(gè)分解具有無(wú)損連接性，那么它能夠保證不喪失信息。如果一個(gè)分解保持了函數(shù)依賴，那么它可以減輕或解決各種異常情況。我們給出關(guān)系模式SL(S#,SDEPT,SLOC)的一個(gè)關(guān)系：SLS#〔學(xué)號(hào)〕SDEPT〔所在系〕SLOC〔住處〕95001計(jì)算機(jī)系1號(hào)樓95002信息系2號(hào)樓95003數(shù)學(xué)系3號(hào)樓95004信息系2號(hào)樓95005物理系2號(hào)樓〔1〕分解為3個(gè)關(guān)系模式：SN(S#)、SD(SDEPT)和SO(SLOC)，分解后的關(guān)系為SNSDSOS#〔學(xué)號(hào)〕9500195002950039500495005SDEPT〔所在系〕

SLOC〔住處〕計(jì)算機(jī)系

1號(hào)樓信息系

2號(hào)樓數(shù)學(xué)系

3號(hào)樓信息系

2號(hào)樓物理系

2號(hào)樓

分解后的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化程度很高，但SN、SD、SO無(wú)法連接，喪失了很多信息?！?〕分解為2個(gè)關(guān)系模式：NL(S#,SLOC)和DL(SDEPT,SLOC)，分解后的關(guān)系為NLDLS#〔學(xué)號(hào)〕SLOC〔住處〕950011號(hào)樓950022號(hào)樓950033號(hào)樓950042號(hào)樓950052號(hào)樓SDEPT〔所在系〕SLOC〔住處〕計(jì)算機(jī)系1號(hào)樓信息系2號(hào)樓數(shù)學(xué)系3號(hào)樓物理系2號(hào)樓

將NL和DL進(jìn)行自然連接，結(jié)果為S#〔學(xué)號(hào)〕SDEPT〔所在系〕SLOC〔住處〕95001計(jì)算機(jī)系1號(hào)樓95002信息系2號(hào)樓95002物理系2號(hào)樓95003數(shù)學(xué)系3號(hào)樓95004信息系2號(hào)樓95004物理系2號(hào)樓95005信息系2號(hào)樓95005物理系2號(hào)樓比原來(lái)的SL關(guān)系多了3個(gè)元組。〔3〕分解為2個(gè)關(guān)系模式：ND(S#,SDEPT)和NL(S#,SLOC)，分解后的關(guān)系為NDNLS#〔學(xué)號(hào)〕SDEPT〔所在系〕

S#〔學(xué)號(hào)〕SLOC〔住處〕95001計(jì)算機(jī)系

950011號(hào)樓95002信息系950022號(hào)樓95003數(shù)學(xué)系950033號(hào)樓95004信息系950042號(hào)樓95005物理系950052號(hào)樓將ND和NL進(jìn)行自然連接，結(jié)果與SL完全一樣，無(wú)信息喪失或添加。但它沒(méi)有保持原關(guān)系中的函數(shù)依賴：SDEPT→SLOC?！?〕分解為：ND(S#,SDEPT)和DL(SDEPT,SLOC)，分解后的關(guān)系為NDDLS#〔學(xué)號(hào)〕SDEPT〔所在系〕

SDEPT〔所在系〕SLOC〔住處〕95001計(jì)算機(jī)系

計(jì)算機(jī)系1號(hào)樓95002信息系信息系2號(hào)樓95003數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)系3號(hào)樓95004信息系信息系2號(hào)樓95005物理系物理系2號(hào)樓這種分解方式既沒(méi)有信息喪失，又保持了原關(guān)系中的函數(shù)依賴，是理想的分解。分解具有無(wú)損連接性和分解保持函數(shù)依賴是兩個(gè)互相獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。具有無(wú)損連接性的分解不一定能夠保持函數(shù)依賴。同樣，保持函數(shù)依賴的分解也不一定具有無(wú)損連接性。例如，上面的第一種分解方法既不具有無(wú)損連接性，也未保持函數(shù)依賴，它不是原關(guān)系模式的一個(gè)等價(jià)分解；第二種分解方法保持了函數(shù)依賴，但不具有無(wú)損連接性；第三種分解方法具有無(wú)損連接性，但未保持函數(shù)依賴；第四種分解方法既具有無(wú)損連接性，又保持了函數(shù)依賴。二、無(wú)損分解的測(cè)試方法1、驗(yàn)證無(wú)損分解的充要條件如果R的分解為ρ={R1,R2}，F(xiàn)為R所滿足的函數(shù)依賴的集合，那么分解ρ具有無(wú)損分解的充分必要條件為：R1∩R2→(R1-R2)或R1∩R2→(R2-R1)2、檢驗(yàn)無(wú)損分解算法輸入：關(guān)系模式R(A1,A2,...,AN),它的函數(shù)依賴集F以及分解ρ={R1,R2,...,Rk}；輸出：確定ρ是否具有無(wú)損分解；方法：〔1〕

構(gòu)造一個(gè)k行n列的表，第i行對(duì)應(yīng)于關(guān)系模式Ri，第j列對(duì)應(yīng)于屬性Aj。如果Aj∈Ri，那么在第i行第j列上放入符號(hào)ai，否那么放符號(hào)bij。〔2〕

(2)逐個(gè)檢查F中的每一個(gè)函數(shù)依賴，并修改表中的元素。其方法如下：取F中一個(gè)函數(shù)依賴X→Y，在X的分量中尋找相同的行，如果找到這樣的兩行或更多的行，那么修改這些行，那么使這些行上屬性組Y所在的列上元素相同。修改規(guī)那么是：如果y所在的要修改的行中有一個(gè)為aj，那么這些元素均變成aj；否那么改動(dòng)為bmj〔其中m為這些行的最小行號(hào)〕?！?〕

(3)這樣反復(fù)進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)某一行變成了a1,a2,...,ak，那么分解ρ具有無(wú)損分解；如果F中所有函數(shù)依賴都不能再修改表中的內(nèi)容，且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這樣的行，那么分解ρ不具有無(wú)損分解。3、例子關(guān)系模式R(ABCDE)及函數(shù)依賴集F={A→C,B→C,C→D,DE→C,CE→A}

驗(yàn)證分解ρ={R1(AD),R2(AB),R3(BE),R4(CDE),R5(AE)}是否為無(wú)損聯(lián)接。

教學(xué)組織：1、本節(jié)課主要采取教師多媒體講授的方式進(jìn)行。2、先詳細(xì)介紹不好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么會(huì)存在問(wèn)題，進(jìn)而提出本節(jié)課的主題。3、結(jié)合數(shù)學(xué)中的單值函數(shù)來(lái)講解屬性間的函數(shù)依賴。4、講解范式的時(shí)候選擇一個(gè)實(shí)例統(tǒng)一講解，一步一步地推導(dǎo)。5、講解無(wú)損分解驗(yàn)證算法地時(shí)候，重點(diǎn)使用實(shí)例來(lái)講解，算法只簡(jiǎn)單描述。6、問(wèn)題地引入需要講解15分鐘，函數(shù)依賴需要講解20分鐘，范式需要25分鐘，無(wú)損分解驗(yàn)證算法大概需要20分鐘。

作業(yè)布置：1、完成課后習(xí)題中的前四個(gè)題目。2、如何進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化？3、思考在標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中如何才能防止有損分解？本次課推薦和參考文獻(xiàn)1、王珊、陳紅編著，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理?，清華大學(xué)出版社，1999年2、薩師煊、王珊，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論〔第四版〕?，高等教育出版社，2006年3、楊冬青、唐世渭等譯，?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念?，機(jī)械工業(yè)出版社，2000年本次課實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)：1、按照原來(lái)的分組，每個(gè)小組內(nèi)容討論自己設(shè)計(jì)的關(guān)系中存在那些依賴，屬于幾范式。并標(biāo)準(zhǔn)化所以范式至少到達(dá)3NF。

課后自我總結(jié)分析：1、

函數(shù)依賴是中心，一定要先講清楚函數(shù)依賴，否那么不往下進(jìn)行。2、

關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化是設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)庫(kù)的核心，必須爭(zhēng)取每個(gè)學(xué)生都能掌握，否那么影響后面的系統(tǒng)創(chuàng)立。3、

爭(zhēng)取課堂多多講解幾個(gè)實(shí)例。第5次課2學(xué)時(shí)本次課教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次課教學(xué)難點(diǎn)：概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次課教學(xué)內(nèi)容：第5章數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)第1節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述一、概述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是在現(xiàn)代DBMS〔主要是關(guān)系DBMS〕支持下進(jìn)行的，它包括信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的靜態(tài)模型——模式與子模式的設(shè)計(jì)，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；和在模型上的動(dòng)態(tài)操作——應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的行為設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與行為設(shè)計(jì)相結(jié)合，這是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。大型數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)是一向龐大的工程，屬于軟件工程的范疇。必須把軟件工程的原理和數(shù)據(jù)庫(kù)工程方法應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中來(lái)。對(duì)于從事數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的人員來(lái)講，應(yīng)該具備多方面的技術(shù)和知識(shí)，主要有：〔1〕計(jì)算機(jī)科學(xué)根底知識(shí)社程序設(shè)計(jì)技術(shù)〔2〕數(shù)據(jù)庫(kù)根本知識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)〔3〕軟件工程的原理和方法〔4〕應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)二、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)法中比擬著名的有新奧爾良〔NewOrleans〕方法。它將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：需求分析〔分析用戶要求〕、概念設(shè)計(jì)〔信息分析和定義〕、邏輯設(shè)計(jì)〔設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)〕和物理設(shè)計(jì)〔物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)〕?；贓-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，基于3NF的設(shè)計(jì)方法，基于抽象語(yǔ)法標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方法等等，是在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的不同階段上支持實(shí)現(xiàn)的具體技術(shù)和方法。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)法從本質(zhì)上看仍然是手工設(shè)計(jì)方法，其根本思想是過(guò)程迭代和逐步求精。三、設(shè)計(jì)步驟按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的方法將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為以下六個(gè)步驟：〔1〕系統(tǒng)需求分析階段〔2〕概念設(shè)計(jì)階段〔3〕邏輯設(shè)計(jì)階段〔4〕數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段〔5〕應(yīng)用程序編碼、調(diào)試、試運(yùn)行階段〔6〕數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行維護(hù)階段通常，將這種設(shè)計(jì)方法稱為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的生命周期法。在這六個(gè)階段中，前兩個(gè)階段面向“問(wèn)題〞，即現(xiàn)實(shí)世界或用戶的應(yīng)用要求；中間兩個(gè)階段面向數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；最后兩個(gè)階段面向“實(shí)現(xiàn)〞。第2節(jié)需求分析系統(tǒng)需求分析的具體步驟是：調(diào)查分析用戶活動(dòng)，確定系統(tǒng)邊界，調(diào)查分析系統(tǒng)功能需求，調(diào)查分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，編制系統(tǒng)分析報(bào)告。概念設(shè)計(jì)需求分析概念設(shè)計(jì)需求分析1、調(diào)查組織機(jī)構(gòu)總體情況2、熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)3、明確用戶需求4、確定系統(tǒng)邊界數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典用戶與設(shè)計(jì)人員交互

一、調(diào)查分析用戶目的是為了充分了解用戶的各種業(yè)務(wù)活動(dòng)，包括業(yè)務(wù)處理流程和報(bào)表形式，以確保建立的此數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)能符合客觀管理規(guī)律，滿足用戶要求。具體做法是：〔1〕了解組織機(jī)構(gòu)，調(diào)查該組織與哪些部門組成，各部門的職責(zé)和任務(wù)是什么?！?〕調(diào)查了解各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)流程。調(diào)查分析之后，將調(diào)查分析的結(jié)果用業(yè)務(wù)流程圖等一系列圖表表示出來(lái)。二、確定系統(tǒng)邊界區(qū)分確定哪些功能由計(jì)算機(jī)完成或?qū)?lái)準(zhǔn)備由計(jì)算機(jī)完成，哪些工作由人工來(lái)完成。三、調(diào)查分析系統(tǒng)功能目的是確定系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能，完成哪些任務(wù)。四、調(diào)查分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包括如下內(nèi)容：〔1〕用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)。確定各實(shí)體集以及實(shí)體集應(yīng)用哪些屬性進(jìn)行描述?！?〕搞清實(shí)體集之間的聯(lián)系，確定聯(lián)系的類型?！?〕各屬性的名稱、別名、類型、長(zhǎng)度、值域、數(shù)據(jù)量、使用特點(diǎn)等?！?〕各數(shù)據(jù)的來(lái)源以及不同來(lái)源的數(shù)據(jù)是否有矛盾。數(shù)據(jù)的性質(zhì)、重要性；數(shù)據(jù)間的聯(lián)系；哪些是根本數(shù)據(jù)，哪些是導(dǎo)出數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)可能發(fā)生的變化等?！?〕用戶對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求。要完成什么樣的處理，響應(yīng)時(shí)間、平安性和完整性要求。在對(duì)數(shù)據(jù)的收集和分析的根底上編制數(shù)據(jù)字典，繪制數(shù)據(jù)流程圖。五、編寫系統(tǒng)分析報(bào)告系統(tǒng)分析報(bào)告應(yīng)包括如下內(nèi)容：〔1〕系統(tǒng)概況、系統(tǒng)的目標(biāo)、范圍、背景、歷史和現(xiàn)狀?！?〕系統(tǒng)的原理和技術(shù)，對(duì)原系統(tǒng)的改善?！?〕系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明?！?〕系統(tǒng)功能說(shuō)明。〔5〕數(shù)據(jù)處理概要、工程體制和設(shè)計(jì)階段劃分。系統(tǒng)方案及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、功能和操作上的可行性。六、數(shù)據(jù)流圖1、數(shù)據(jù)流〔用→表示〕是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)傳播的路徑，因此由一組成分固定的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。2、加工〔用○表示〕指對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行某些操作或變換。3、數(shù)據(jù)文件〔用－表示〕指系統(tǒng)保存的數(shù)據(jù)，它一般是數(shù)據(jù)庫(kù)文件。4、數(shù)據(jù)的源點(diǎn)或終點(diǎn)〔用□表示〕七、數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典通常由數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理過(guò)程組成。1、

數(shù)據(jù)項(xiàng)：不可分割的數(shù)據(jù)單位數(shù)據(jù)項(xiàng)描述={數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)的含義說(shuō)明，別名，數(shù)據(jù)類型，長(zhǎng)度，取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系}例：庫(kù)存數(shù)量范圍、含義2、

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述={數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說(shuō)明，組成：{數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)}}3、

數(shù)據(jù)流可以是數(shù)據(jù)項(xiàng)，但更一般的情況是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表示某一處理過(guò)程的輸入或輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流描述={數(shù)據(jù)流名，說(shuō)明，數(shù)據(jù)流來(lái)源，數(shù)據(jù)流去向，組成：{數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)}，平均流量，頂峰期流量}平均流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間〔每天、每周、每月等〕里的傳輸次數(shù)。頂峰期流量：頂峰時(shí)期的數(shù)據(jù)流量。4、

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：處理過(guò)程中要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述={數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，輸入數(shù)據(jù)流，輸出數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)量〔每次存儲(chǔ)多少數(shù)據(jù)〕，存取頻度〔每天或每小時(shí)或每月存取幾次〕，存取方式〔批處理還是聯(lián)系處理，是檢索還是更新，是順序存取還是隨機(jī)存取〕}5、

處理過(guò)程：數(shù)據(jù)字典中只描述處理過(guò)程的說(shuō)明性信息。具體處理邏輯一般用判定表與判定樹(shù)來(lái)描述。處理過(guò)程描述={處理過(guò)程名，說(shuō)明，輸入：{輸入流}，輸出：{輸出流}，處理：{簡(jiǎn)要說(shuō)明處理過(guò)程的功能及處理要求}}說(shuō)明：數(shù)據(jù)字典以能將數(shù)據(jù)描述清楚為度。第3節(jié)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、最常用的方法自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)法，通常分兩部：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖，集成局部視圖子需求子需求子需求子需求

子需求子需求子需求子需求……….概念模式概念模式概念模式概念模式

概念模式概念模式概念模式概念模式

……….概念模式概念模式

概念模式概念模式

……….……..全局概念模式

全局概念模式

圖概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)謀略

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抽象數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)局部視圖集成視圖

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抽象數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)局部視圖集成視圖

需求分析邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典總E_R圖分E_R圖

數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典總E_R圖分E_R圖

圖概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)1、

選擇局部應(yīng)用根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，在多層數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，讓這組圖中每一局部對(duì)應(yīng)局部應(yīng)用，設(shè)計(jì)分E—R圖。往往以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計(jì)分Ｅ—Ｒ圖的依據(jù)，因它較好反映系統(tǒng)中各局部應(yīng)用子系統(tǒng)的組成。如果局部應(yīng)用比擬復(fù)雜，可以從更下層的數(shù)據(jù)流圖入手。2、

逐一設(shè)計(jì)分E—R圖**將收集在數(shù)據(jù)字典中局部應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)抽取出來(lái)，參照數(shù)據(jù)流圖標(biāo)識(shí)局部應(yīng)用中的實(shí)體、實(shí)體屬性、標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼，確定實(shí)體間的聯(lián)系及其類型〔１:１，１:n，1:m〕。實(shí)體抽象：將一組具有某些共同特性和行為的對(duì)象抽象為一個(gè)實(shí)體。對(duì)象與實(shí)體間是“ismemberof〞關(guān)系。屬性抽象：對(duì)象類型的組成成分可以抽象為實(shí)體的屬性。組成成分與對(duì)象類型間的關(guān)系是“ispartof〞關(guān)系**有時(shí)實(shí)體與屬性之間很難有截然劃分的界限，同一事物，在一種應(yīng)用環(huán)境中作為“屬性〞，在另一種應(yīng)用環(huán)境中就必須作為實(shí)體。例：學(xué)校的系。有些環(huán)境下只作為屬性描述，而在另一些環(huán)境中作為實(shí)體描述**確定屬性準(zhǔn)那么〔考慮到〕：1〕

屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)。即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能再由另外一些屬性組成。例子：職稱2〕

屬性不能與其他實(shí)體有聯(lián)系。聯(lián)系只發(fā)生在實(shí)體間。例子：職稱

教師性別姓名教師性別姓名職稱教師性別姓名職稱

職稱

分配

住房

為了簡(jiǎn)化E_R圖的處理，現(xiàn)實(shí)世界中的事物凡能夠作為屬性的，應(yīng)盡量作為屬性。

例：設(shè)計(jì)學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R圖，可用相同方法設(shè)計(jì)其他局部應(yīng)用的分E-R圖**學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R圖草圖教室教室

上課

管理上課

管理

班級(jí)班主任班主任11mn

11組成指導(dǎo)

組成指導(dǎo)

nn住宿歸檔檔案材料住宿歸檔檔案材料宿舍宿舍學(xué)生學(xué)生1n11

**學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R圖草圖調(diào)整，得到分E-R圖1〕

性別與宿舍分配有關(guān)，根據(jù)屬性準(zhǔn)那么2應(yīng)調(diào)整為實(shí)體〔是否描述全〕。學(xué)生宿舍住宿擁有性別

學(xué)生宿舍住宿擁有性別

2〕

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)“學(xué)生登記表〞，有用局部已經(jīng)轉(zhuǎn)入學(xué)生檔案中，所以不必作為實(shí)體了〔是否重復(fù)描述〕。**學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R得到分E-R圖的所有實(shí)體屬性。

三、視圖集成集成視圖合并集成視圖合并〔消除沖突〕修改與重構(gòu)〔消除不必要的冗余〕初步E-R圖

分E-R圖

根本E-R圖

分析標(biāo)準(zhǔn)化理論

1、合并分Ｅ—Ｒ圖，初步生成Ｅ—Ｒ圖消除沖突。各分ER圖之間的沖突主要有三類：屬性沖突，命名沖突，結(jié)構(gòu)沖突1〕屬性沖突〔1〕屬性域沖突。例：學(xué)號(hào)類型不同分E_R圖中分別被說(shuō)明為整形或字符型。〔2〕屬性的取值單位沖突。2〕命名沖突〔1〕同名異義〔2〕異名同義命名沖突在實(shí)體、聯(lián)系和屬性上都可能發(fā)生。其中屬性命名沖突更為常見(jiàn)。通過(guò)討論、協(xié)商等行政手段加以解決。3〕結(jié)構(gòu)沖突〔1〕同一對(duì)象在不同的應(yīng)用中具有不同的抽象。如課程在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實(shí)體，而在另一局部應(yīng)用中被當(dāng)作屬性。用屬性準(zhǔn)那么加以統(tǒng)一。〔2〕同一實(shí)體在不同應(yīng)用局部應(yīng)用中所包含的屬性不完全相同，或?qū)傩缘呐帕写涡虿煌?。解決方法為取屬性的并集?！?〕實(shí)體間的聯(lián)系在不同的局部應(yīng)用中呈現(xiàn)不同的類型。解決方法：根據(jù)應(yīng)用的語(yǔ)義對(duì)實(shí)體聯(lián)系的類型進(jìn)行綜合或調(diào)整例：學(xué)生管理子系統(tǒng)中學(xué)籍管理與課程管理局部視圖分E_R圖存在的沖突〔1〕學(xué)籍管理中的“班主任〞與課程管理的“教師〞在一定程度上屬于異名同義。統(tǒng)一為教師〔職工號(hào)，姓名，性別，職稱，是否為優(yōu)秀班主任〕〔2〕班主任改為教師后，將兩種聯(lián)系〔指導(dǎo)與教學(xué)〕也綜合為教學(xué)聯(lián)系〔3〕性別在兩個(gè)局部應(yīng)用中具有不同的抽象。學(xué)籍管理中為實(shí)體，課程管理中為屬性。根據(jù)屬性準(zhǔn)那么進(jìn)行合并?！?〕學(xué)生實(shí)體的屬性的組成與次序在兩個(gè)不同的分E-R圖中都存在差異，應(yīng)將所有屬性綜合，并重新調(diào)整次序。解決上述沖突后得到的學(xué)生管理子系統(tǒng)的初步E-R圖為：

教師開(kāi)設(shè)

教室

講授管理

班級(jí)組成學(xué)生宿舍檔案材料教學(xué)上課擁有性別課程選修教科書

歸檔成績(jī)住宿

`

2、修改與重購(gòu)，生成根本Ｅ-Ｒ圖目的：消除冗余的數(shù)據(jù)和冗余的實(shí)體間的聯(lián)系〔冗余容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)維護(hù)增加困難〕如：1〕

工資單〔根本工資，各種補(bǔ)貼，應(yīng)扣房租水電，實(shí)發(fā)工資〕實(shí)發(fā)工資=根本工資+各種補(bǔ)貼–應(yīng)扣房租水電〔在數(shù)據(jù)字典中說(shuō)明〕2〕

學(xué)生〔學(xué)號(hào)，姓名，出生年月，年齡，所在系，年級(jí)，平均成績(jī)〕年齡=當(dāng)前年份–出生年月平均成績(jī)由學(xué)生選課聯(lián)系中的成績(jī)屬性推算出3〕

上課聯(lián)系可由其他聯(lián)系推算出**冗余的消除方法：主要為分析法，其分析依據(jù)是用數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)之間邏輯關(guān)系的說(shuō)明來(lái)消除冗余。**并不是所有冗余數(shù)據(jù)與冗余聯(lián)系都必須加以消除：為了提高某些應(yīng)用效率，不得不以冗余信息作為代價(jià)。如需要經(jīng)常查詢學(xué)生的平均成績(jī)，每次讀都需要計(jì)算效率就太底，保存該冗余數(shù)據(jù)能提高效率?！仓攸c(diǎn)〕**冗余數(shù)據(jù)的一致性維護(hù)：觸發(fā)器。任何一科成績(jī)修改或?qū)W生學(xué)了新的科目并有了成績(jī)后，就觸發(fā)該觸發(fā)器去修改該學(xué)生的平均成績(jī)屬性值?！仓攸c(diǎn)〕第4節(jié)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要工作：1、ER圖向數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換；2、數(shù)據(jù)模型優(yōu)化；3、設(shè)計(jì)用戶子模式一、

ER圖向數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換*將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實(shí)體、實(shí)體屬性、和實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式*轉(zhuǎn)換的一般原那么：1、

一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。2、

一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。屬性：由與該聯(lián)系相連的實(shí)體碼及聯(lián)系本身的屬性組成。碼與該聯(lián)系相連的實(shí)體碼的組合。如學(xué)生選課聯(lián)系。3、

一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如學(xué)生“組成〞班級(jí)聯(lián)系，可以轉(zhuǎn)換成：組成〔學(xué)號(hào)，班級(jí)號(hào)〕〔獨(dú)立的關(guān)系模式，碼為n端實(shí)體的碼〕或?qū)W生〔學(xué)號(hào)，姓名，出生年月，所在系，年級(jí)，班級(jí)號(hào)，平均成績(jī)〕〔與多端關(guān)系模式合并，〕兩種表示方法到達(dá)同樣的目的：學(xué)生由組成班級(jí)情況。但后一種情況能減少系統(tǒng)中表的個(gè)數(shù)，更常用。4、

1：1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。例：教師“管理〞班級(jí)聯(lián)系〔反映了班主任與班級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系〕，可以轉(zhuǎn)換為1〕

獨(dú)立的關(guān)系模式管理〔職工號(hào)，班級(jí)號(hào)〕或管理〔職工號(hào)，班級(jí)號(hào)〕2〕

與任一端合并班級(jí)〔班級(jí)號(hào)，學(xué)生人數(shù)，職工號(hào)〕或教師〔職工號(hào)，姓名，性別，職稱，班級(jí)號(hào)，是否優(yōu)秀班主任〕注：基于效率考慮，有時(shí)聯(lián)系與某一端合并效率更高。如要經(jīng)常查詢某個(gè)班級(jí)的班主任名，那么管理聯(lián)系與教師關(guān)系合并更好些。原因是能減少連接操作。5、

三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的嗎以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性。關(guān)系的碼為實(shí)體碼的組合。如：授課〔課程號(hào)，職工號(hào)，書號(hào)〕6、

自聯(lián)系即同一實(shí)體集的實(shí)體間聯(lián)系，也按上述方法處理。7、

具有相同碼的關(guān)系模式可合并：兩個(gè)關(guān)系模式具有相同的主碼，可以考慮將他們合并為一個(gè)關(guān)系模式。例：擁有〔學(xué)號(hào)，性別〕學(xué)生〔學(xué)號(hào)，姓名，出生年月，所在系，年級(jí)，班級(jí)號(hào)，平均成績(jī)〕合并為：學(xué)生〔學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，所在系，年級(jí)，班級(jí)號(hào)，平均成績(jī)〕例：依照上述的7個(gè)轉(zhuǎn)換規(guī)那么，學(xué)生管理子系統(tǒng)中的18個(gè)實(shí)體和聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為以下關(guān)系模型實(shí)體〔9個(gè)〕：有檔案材料，班級(jí)，宿舍，性別，學(xué)生，教師，教室，課程，教科書聯(lián)系〔9個(gè)〕：歸檔，組成，管理，住宿，擁有，教學(xué)，選修，講授，開(kāi)設(shè)實(shí)體：１、有檔案材料〔檔案號(hào)，…..〕２、班級(jí)〔班級(jí)號(hào)，學(xué)生人數(shù)〕３、宿舍〔宿舍編號(hào)，地址，人數(shù)〕4性別４、性別〔性別〕考慮書上屬性“宿舍樓〞是否顯多余？５、學(xué)生〔學(xué)號(hào)，姓名，出生年月，所在系，年級(jí)，平均成績(jī)〕1檔案號(hào)，2班級(jí)號(hào)，5性別，６、教師〔職工號(hào)，姓名，性別，職稱，是否為優(yōu)秀班主任〕3班級(jí)號(hào)７、教室〔教師編碼，地址，容量〕８、課程〔課程，課程名，學(xué)分〕9教室號(hào)９、教科書〔書號(hào)，書名，價(jià)錢〕聯(lián)系：〔其中只有6、7、8三個(gè)需要獨(dú)立關(guān)系模式描述〕１、

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