access數(shù)據(jù)庫設(shè)計案例.ppt

1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計,第七章,數(shù)據(jù)庫設(shè)計,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程與設(shè)計實例 7.2 需求分析 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.5 關(guān)系模式的規(guī)范化 7.6 設(shè)計實例期刊采編系統(tǒng),7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程與設(shè)計實例,前面章節(jié)介紹的內(nèi)容只解決了系統(tǒng)的實現(xiàn)過程，即如何建立各種對象，但并沒有解釋為什么創(chuàng)建這些對象。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計是根據(jù)一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)模型，利用DBMS，建立數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。 如何建立一個高效適用的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域中的一個重要課題。數(shù)據(jù)庫設(shè)計是一項軟件工程，具有自身的特點，已逐步形成了數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué)。 簡單地講，數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和行為設(shè)計。 結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計是指按照應(yīng)用要求，確定一個合理的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型是用來反映和顯示事物及其關(guān)系的。結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果就是得到數(shù)據(jù)庫中表的結(jié)構(gòu)。 行為設(shè)計是指應(yīng)用程序的設(shè)計，將設(shè)計的結(jié)果物理化，實施數(shù)據(jù)庫，如完成查詢、修改、添加、刪除、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，制作報表等。行為設(shè)計要求滿足數(shù)據(jù)的完整性、安全性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)。,數(shù)據(jù)庫設(shè)計要經(jīng)歷6個階段： 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)據(jù)庫實施 數(shù)據(jù)庫運行與維護,需求分析數(shù)據(jù)流程圖,需求分析數(shù)據(jù)流,需求分析數(shù)據(jù)字典,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計,“教學(xué)管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)模型表示為： 系（系號，系名，系主任，電話） 教師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性

3、別，年齡，系號） 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期，專業(yè)，照片，系號） 課程（課程號，課程名，學(xué)時，類別） 課程評價（教師號，課程號，評價） 選修（學(xué)號，課程號，分數(shù)）,物理設(shè)計,進行物理結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)使用的計算機軟硬件環(huán)境和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，確定數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)，并進行優(yōu)化，為數(shù)據(jù)模型選擇合理的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法，決定存取路徑和分配存取空間等。,建立索引的基本原則,1）如果一個屬性（或一組屬性）經(jīng)常在查詢條件或在連接操作的聯(lián)接條件中出現(xiàn)，則考慮在這個屬性（或這組屬性）上建立索引（或組合索引） 2）如果一個屬性經(jīng)常作為最大值或最小值等聚合函數(shù)的參數(shù)，則考慮在這個屬性上建立索引,數(shù)據(jù)庫實施,數(shù)據(jù)庫實

4、施是運用DBMS建立數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建各種對象（表、窗體、查詢），編制與調(diào)試應(yīng)用程序，錄入數(shù)據(jù)，進行試運行,數(shù)據(jù)庫運行與維護,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正式投入使用后，還應(yīng)不斷進行評價、修改與調(diào)整。這一時期的工作就是數(shù)據(jù)庫的運行和維護。,數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程,7.2 需求分析,需求分析是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的起點和基礎(chǔ) 需求分析階段的工作是詳細準確地了解數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的運行環(huán)境和用戶要求 開發(fā)的目的是什么 用戶需要從數(shù)據(jù)庫中得到的數(shù)據(jù)信息是什么 輸出這些信息采用何種方式或格式,需求分析的方法-調(diào)查,步驟 調(diào)查各部門的組成和業(yè)務(wù)活動 幫助用戶進一步明確系統(tǒng)最終要求 把結(jié)果以標準化的文檔表示出來，如使用數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典和需求說明等

5、 方式 發(fā)調(diào)查表 請專業(yè)人員介紹 詢問 跟班作業(yè) 查閱資料,數(shù)據(jù)流程圖的基本畫法,數(shù)據(jù)流程圖要表述出數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出以及數(shù)據(jù)存儲，它主要反映了數(shù)據(jù)和處理的關(guān)系。,7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計,任務(wù) 將需求分析結(jié)果抽象為概念模型 方法 建立E-R模型(Entity-Relationship model) E-R模型的表示方法為E-R圖 E-R圖實質(zhì) 表示了實體、屬性和實體間的聯(lián)系,7.3.1 E-R圖的表示方法,實體用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名 屬性用橢圓表示，橢圓內(nèi)寫明屬性名，并且將橢圓用線與相應(yīng)的實體連接。 聯(lián)系用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用線分別與有關(guān)的實體連接起來，同時在線上

6、注明聯(lián)系類型。（1：1，1：n或m：n）,學(xué)生實體、課程實體的屬性及其聯(lián)系的E-R圖表示,系、教師、學(xué)生和課程間的聯(lián)系,確定出實體與實體間聯(lián)系,教學(xué)管理的E-R模型,填全實體屬性,7.3.2 建立E-R模型中的幾個問題,相對原則 對于同一對象抽象的結(jié)果可能不同 簡單原則 現(xiàn)實世界的事物能作為屬性的盡量歸為屬性 設(shè)計過程 設(shè)計局部E-R模型 集成全局E-R模型 解決三種沖突 命名沖突 屬性沖突 結(jié)構(gòu)沖突,簡單原則舉例,不考慮宿舍的進一步信息時，宿舍應(yīng)作為屬性,建立E-R模型舉例,例7-1 一個企業(yè)應(yīng)用包括人員管理、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理等功能模塊。其中：人員管理需要記錄職工編號、職工姓名、職務(wù)（干部

7、/工人）、年齡、性別等。一個職工工作于一個部門，一個部門有若干職工。對于部門應(yīng)記錄各部門的編號、部門名稱、負責(zé)人、電話等信息。,設(shè)計局部E-R模型人員管理的E-R圖,設(shè)計局部E-R模型設(shè)備管理的E-R圖,設(shè)計局部E-R模型生產(chǎn)管理的E-R圖,將局部E-R模型集成全局E-R模型,7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計,任務(wù) 將概念設(shè)計結(jié)果轉(zhuǎn)換為DBMS支持的數(shù)據(jù)模型 步驟 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型 將轉(zhuǎn)換來的模型向特定DBMS支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換（這里使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型） 對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化,7.4.1 E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的方法,實體的轉(zhuǎn)換 一個實體轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 實體間聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 一對一聯(lián)系 一對多聯(lián)系

8、 多對多聯(lián)系 主鍵的定義,實體的轉(zhuǎn)換,一個實體轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 實體的屬性就是關(guān)系模式的屬性 實體的鍵就是關(guān)系的主鍵 例如 教學(xué)管理系統(tǒng)中共有教師、系、學(xué)生和課程四個實體，它們轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式后分別為 教師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性別，年齡） 系（系號，系名，系主任，電話） 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期，專業(yè)，照片） 課程（課程號，課程名，學(xué)時，類別）,一對一聯(lián)系的轉(zhuǎn)換,方法一 聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨立的關(guān)系模式 模式的屬性由聯(lián)系本身的屬性及兩個實體的鍵構(gòu)成 主鍵由兩個實體中的任意一個鍵構(gòu)成 方法二 將聯(lián)系與一端的實體的關(guān)系模式合并，即將聯(lián)系的屬性加入到實體的關(guān)系模式內(nèi) 主鍵不變,一對一聯(lián)系的轉(zhuǎn)

9、換建立獨立的關(guān)系模式,實體對應(yīng)關(guān)系模式分別為： 班級（班號，專業(yè)，人數(shù)） 班長（學(xué)號，姓名，專長） 聯(lián)系 管理（班號，學(xué)號）,關(guān)系模式“管理”的主鍵也可以選擇學(xué)號,一對一聯(lián)系的轉(zhuǎn)換合并到實體關(guān)系模式,原實體對應(yīng)關(guān)系模式分別為： 班級（班號，專業(yè)，人數(shù)） 班長（學(xué)號，姓名，專長）,將聯(lián)系“管理”合并到實體“班級”對應(yīng)的模式后為： 班級（班號，專業(yè)，人數(shù)，學(xué)號） 班長（學(xué)號，姓名，專長）,聯(lián)系“管理”也可以合并到實體“班長”對應(yīng)的模式,一對多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換,方法一 聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨立的關(guān)系模式 模式的屬性由聯(lián)系本身的屬性及兩個實體的鍵構(gòu)成 主鍵由n端實體的鍵組成 方法二 將聯(lián)系與n端的實體的關(guān)系模式合并，

10、即將聯(lián)系的屬性加入到實體的關(guān)系模式內(nèi) 主鍵不變,一對多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換建立獨立的關(guān)系模式,實體對應(yīng)的關(guān)系模式 系（系號，系名，系主任，電話） 教師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性別，年齡） 聯(lián)系對應(yīng)的關(guān)系模式 管理（教師號，系號）,一對多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換合并到實體關(guān)系模式,實體對應(yīng)的關(guān)系模式 系（系號，系名，系主任，電話） 教師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性別，年齡） 合并到實體“教師”后 教師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性別，年齡，系號）,只能合并到“多”的一端,多對多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換,聯(lián)系只能轉(zhuǎn)換為獨立模式 模式的屬性由聯(lián)系本身的屬性及兩個實體的鍵構(gòu)成 主鍵由兩端實體的鍵組合而成,多對多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換建立獨立的關(guān)

11、系模式,課程（課程號，課程名，學(xué)時，類別） 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)，出生日期，照片） 選修（學(xué)號，課程號，分數(shù)）,7.4.2 E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型舉例,根據(jù)教學(xué)管理E-R模型建立教學(xué)管理系統(tǒng)的關(guān)系模型 根據(jù)例7-1的E-R模型建立企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)系模型,系（系號，系名，系主任，電話）,學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期，專業(yè)，照片）,課程（課程號，課程名，學(xué)時，類別）,教師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性別，年齡）,選修（學(xué)號，課程號，分數(shù)）,課程評價（教師號，課程號，評價）,管理（教師號，系號）,注冊（學(xué)號，系號）,系（系號，系名，系主任，電話） 課程（課程號，課程名，學(xué)時，類別） 教

12、師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性別，年齡，系號） 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期，專業(yè)，照片，系號） 選修（學(xué)號，課程號，分數(shù)） 課程評價（教師號，課程號，評價）,教學(xué)管理的關(guān)系模型,設(shè)備（設(shè)備編號，設(shè)備名稱，價格）,零件（零件編號，零件名稱，規(guī)格）,人員（職工編號，姓名，性別，年齡，職務(wù)）,部門（部門編號，部門名稱，負責(zé)人，電話）,生產(chǎn)（零件編號，部門編號，生產(chǎn)日期，生產(chǎn)數(shù)量）,裝配（設(shè)備編號，零件編號，裝配日期，裝配數(shù)量）,包含（職工編號，部門編號）,人員（職工編號，姓名，性別，年齡，職務(wù)，部門編號）,管理（部門編號，設(shè)備編號）,合并,合并,設(shè)備（設(shè)備編號，設(shè)備名稱，價格，部門編號）,企

13、業(yè)應(yīng)用的關(guān)系模型,人員（職工編號，姓名，性別，年齡，職務(wù)，部門編號） 部門（部門編號，部門名稱，負責(zé)人，電話） 設(shè)備（設(shè)備編號，設(shè)備名稱，價格，部門編號） 零件（零件編號，零件名稱，規(guī)格） 生產(chǎn)（零件編號，部門編號，生產(chǎn)日期，生產(chǎn)數(shù)量） 裝配（設(shè)備編號，零件編號，裝配日期，裝配數(shù)量）,7.4.3 數(shù)據(jù)完整性設(shè)計,實體完整性 參照完整性 用戶自定義完整性,7.5 關(guān)系模式的規(guī)范化,7.5.1 問題的提出 7.5.2 函數(shù)依賴與鍵 7.5.3 關(guān)系模式的范式與規(guī)范化,例如針對供應(yīng)商建立了如下關(guān)系模式：供貨（供應(yīng)商編號，供應(yīng)商名稱，聯(lián)系方式，商品名稱，商品價格）,數(shù)據(jù)冗余大 數(shù)據(jù)不一致性 操作異常,

14、這個模式存在如下問題,函數(shù)依賴,函數(shù)依賴的概念 函數(shù)依賴的表示方法 函數(shù)依賴的類型 完全依賴 部分依賴 傳遞依賴,學(xué)生關(guān)系的函數(shù)依賴關(guān)系,學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期，專業(yè)）,該關(guān)系的函數(shù)依賴集表示為： 學(xué)號姓名 學(xué)號性別 學(xué)號出生日期 學(xué)號專業(yè),函數(shù)依賴的定義,給定一關(guān)系R，若當(dāng)且僅當(dāng)對應(yīng)于R中屬性X的每一個值，在任一時刻必有一個確定的屬性Y值，則稱Y是函數(shù)依賴于X，也可稱為X函數(shù)決定Y，記為X-Y。,成績（學(xué)號，姓名，課程號，課程名，分數(shù)）,成績關(guān)系的函數(shù)依賴集: 學(xué)號姓名 課程號課程名 (學(xué)號,課程號)分數(shù),完全函數(shù)依賴和部分函數(shù)依賴,完全依賴 若稱關(guān)系R中的屬性Y是完全依賴于屬性X

15、，則應(yīng)滿足以下兩個條件： 屬性Y函數(shù)依賴于屬性X 屬性Y不函數(shù)依賴于屬性X的任一真子集X 部分依賴 如果屬性Y只函數(shù)依賴于屬性X的某一真子集X，則稱屬性Y部分函數(shù)依賴于屬性X。,傳遞依賴,定義：在關(guān)系R中，如果屬性X、Y、Z之間滿足：XY,Y Z ，則稱Z對X傳遞依賴。 例如關(guān)系模式: 輔導(dǎo)（學(xué)號，班級，輔導(dǎo)員） 函數(shù)依賴集: 學(xué)號班級 班級輔導(dǎo)員,鍵,定義：設(shè)K是關(guān)系R模式中的屬性，當(dāng)K的值確定后，關(guān)系中其它屬性值也就唯一確定，且K的任何一個真子集不再具有這樣的性質(zhì)，則稱K為R的鍵或候選鍵。 注意： 通常選擇其中一個作主鍵 K可以是單個屬性或?qū)傩越M合,主屬性與非主屬性,主屬性 包含在任何一個

16、候選鍵中的屬性稱為主屬性 非主屬性 不包含在候選鍵中的屬性稱為非主屬性或非鍵屬性,關(guān)系中主鍵是單屬性的，則非鍵屬性對主鍵肯定是完全函數(shù)依賴的。 而當(dāng)主鍵是復(fù)合屬性時，則非鍵屬性對主鍵的函數(shù)依賴就有完全依賴和部分依賴兩種可能。,外部鍵,設(shè)X是關(guān)系模式R中的屬性或?qū)傩越M，X并非R的鍵，而是另一關(guān)系模式的鍵，則稱X是R的外鍵。 如： 系（部門編號，系名，系主任，電話） 教師（教師號，姓名，專業(yè)，職稱，性別，年齡，部門編號）,范式與規(guī)范化,范式 關(guān)系滿足不同層次的要求就稱為不同的范式 范式由低到高依次為1NF,2NF,3NF,4NF, 5NF 規(guī)范化 將一個低一級范式的關(guān)系模式分解為若干個滿足高一級范

17、式關(guān)系模式的集合的過程,1NF、2NF、3NF,1NF：如果關(guān)系模式R的每一個屬性只包含單一的值，則關(guān)系模式R滿足1NF 2NF：如果關(guān)系R滿足第一范式，而且它的所有非主關(guān)鍵字屬性完全依賴于整個主屬性（也就是說，不存在部分依賴），則R滿足第二范式 3NF：如果某關(guān)系滿足第二范式，而且他的任何一個非主屬性都不傳遞函數(shù)依賴于任何非主屬性，則R滿足第三范式,規(guī)范化至1NF,每一個屬性只包含單一的值,由1NF規(guī)范化至2NF,消除部分依賴,名單（學(xué)號，姓名）,成績（學(xué)號，姓名，課程號，課程名，分數(shù)）,成績（學(xué)號，課程號，分數(shù)）,由2NF規(guī)范化至3NF,輔導(dǎo)（學(xué)號，班級，輔導(dǎo)員）,班級（學(xué)號，班級）,輔導(dǎo)

18、（班級，輔導(dǎo)員）,消除傳遞依賴,數(shù)據(jù)庫規(guī)范化應(yīng)用實例,分析關(guān)系模式供貨（供應(yīng)商編號，供應(yīng)商名稱，聯(lián)系方式，商品名稱，商品價格）的函數(shù)依賴集，并將其規(guī)范到第三范式。 函數(shù)依賴集表示為 供應(yīng)商編號供應(yīng)商名稱 供應(yīng)商編號聯(lián)系方式 （供應(yīng)商編號，商品名稱）商品價格 該關(guān)系模式存在部分依賴，因此只滿足1NF 規(guī)范化至3NF為 供應(yīng)商（供應(yīng)商編號，供應(yīng)商名稱，聯(lián)系方式） 供貨信息（供應(yīng)商編號，商品名稱，商品價格）,7.6 設(shè)計實例期刊采編系統(tǒng),期刊采編的主要任務(wù)是由編輯部的編輯人員對稿件進行編輯，決定稿件收錄的期刊的刊次和欄目；設(shè)計排版部的設(shè)計人員，負責(zé)期刊的設(shè)計排版工作。,需求分析,期刊采編系統(tǒng)包括：

19、人員管理 稿件生產(chǎn)管理 期刊設(shè)計排版管理等功能模塊,需求分析人員管理模塊,人員管理需要記錄職工編號、職工姓名、職務(wù)、年齡、性別等。 一個職工工作于一個部門，一個部門有若干職工。 對于部門應(yīng)記錄各部門的編號、部門名稱、負責(zé)人、電話等信息。,需求分析稿件生產(chǎn)管理模塊,稿件生產(chǎn)管理模塊管理若干編輯部的若干人員和進行稿件的生產(chǎn)； 對于各編輯部需記錄各編輯部編號、負責(zé)人、電話；而編輯部的人員同樣記錄人員編號、姓名、職務(wù)、年齡、性別、負責(zé)的具體工作等； 對于稿件需要記錄稿件的編號、標題、作者、字數(shù)、正文等；每一個編輯部編輯多篇稿件，而一篇稿件只有一個編輯部編輯，要記錄編輯的姓名和編輯完成的時間。,需求分析期刊設(shè)計排版模塊,期刊設(shè)計排版模塊管理設(shè)計排版部的若干人員和若干期刊。 對于期刊需要記錄期刊的名稱、刊出年月等；同樣對于稿件需要記錄稿件的編號、標題、作者、字數(shù)、正文等； 對于設(shè)計排版部需記錄單位編號、負責(zé)人、電話；設(shè)計排版部的人員同樣記錄職工編號、姓名、職務(wù)、年齡、性別、負責(zé)的具體工作等。 每一本期刊由多篇稿件編排而成，要記錄編排者的姓名和設(shè)計完成的時間。,需求分析數(shù)據(jù)流程圖,需求分析數(shù)據(jù)字典,期刊采編系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流稿件,期刊采編系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流編輯信息,需求分析數(shù)據(jù)字典,期刊采編系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流期刊,期刊采編系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流編輯后稿件,需求分析數(shù)據(jù)字典,期刊采編系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流排版信息,