基本概念與概念結(jié)構(gòu)設(shè)計.ppt

1、1,數(shù)據(jù)庫設(shè)計,主講：齊會娟,2,課程介紹,性質(zhì):專業(yè)基礎(chǔ)課 總學(xué)時:72學(xué)時 考核方式:卷考+大作業(yè),3,課程目標,理解數(shù)據(jù)庫的基本概念 掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計理論和方法 熟悉Microsoft Access和SQL Server的基本操作 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、表、檢查約束 熟悉SQL語句和T-SQL程序 為Java、.NET數(shù)據(jù)庫開發(fā)提供基礎(chǔ),4,第一講,數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計,5,本講目標,理解數(shù)據(jù)的基本概念 熟識數(shù)據(jù)庫的設(shè)計步驟 熟悉數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計,6,一、數(shù)據(jù)庫基本概念,數(shù)據(jù)(data)：是指存儲在某一種媒體上能夠識別的物理符號。 形態(tài)：數(shù)字、文字、圖形圖像、影像、動畫、聲音等。 數(shù)據(jù)庫(DB

2、)：是被長期存放在計算機內(nèi)、有組織的、可以表現(xiàn)為多種形式的可共享的數(shù)據(jù)集合。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)：對數(shù)據(jù)庫進行管理的系統(tǒng)軟件。 職能： 有效的組織和存儲數(shù)據(jù)； 獲取和管理數(shù)據(jù)； 接受和完成用戶提出的訪問數(shù)據(jù)的各種要求。,7,一、數(shù)據(jù)庫基本概念,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)：擁有數(shù)據(jù)庫技術(shù)支持的計算機系統(tǒng)。 組成： 硬件：有足夠大的內(nèi)存；有足夠大的直接存儲設(shè)備； 有較高的數(shù)據(jù)傳輸能力。 系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、與數(shù)據(jù)接口的高級語言及其編譯系統(tǒng)。 應(yīng)用程序 各類人員：數(shù)據(jù)庫管理員、系統(tǒng)分析員、應(yīng)用程序員、最終用戶,8,二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,計算機對數(shù)據(jù)的管理是指對數(shù)據(jù)的組織、分類、編

3、碼、存儲、檢索和維護提供操作手段。 人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,9,二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,人工管理階段 硬件：沒有直接存取設(shè)備。 軟件：沒有操作系統(tǒng)及管理數(shù)據(jù)的軟件 數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)量小、數(shù)據(jù)無結(jié)構(gòu)，由用戶直接管理，且數(shù)據(jù)間缺少邏輯組織，數(shù)據(jù)依賴于特定的應(yīng)用程序，缺乏獨立性。,10,二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,文件系統(tǒng)階段 硬件：直接存取設(shè)備 軟件：通過文件系統(tǒng)，對文件中的記錄進行存取，并可以實現(xiàn)對文件的修改、插入、刪除。 數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)共享性、獨立性差且冗余度大。,11,二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 硬件：出現(xiàn)大容量磁盤。 軟件：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)：共享性高，冗余度小，具有

4、一定的程序與數(shù)據(jù)間的獨立性，并且實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的控制。,12,三、數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟,按照規(guī)范設(shè)計的方法，數(shù)據(jù)庫設(shè)計可以分為以下6個階段： 需求分析階段； 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段； 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段； 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計階段； 實施階段； 運行和維護階段。,13,1.需求分析階段,需求分析的任務(wù)是通過詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)）工作的概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。在新系統(tǒng)的設(shè)計中必須充分考慮今后可能的擴充和改變，不能僅僅按當前應(yīng)用需求來設(shè)計數(shù)據(jù)庫。,14,2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵，它

5、通過對用戶需求的綜合、歸納和抽象，形成一個獨立于具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念模型。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計是按用戶的觀點對數(shù)據(jù)和信息建模，是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽象，是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員交流的語言。在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般利用實體聯(lián)系模型（簡稱E-R模型）來反映其關(guān)系。,15,3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的基本E-R模型轉(zhuǎn)換為所選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。通常邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計分為兩個步驟: 第一步，將E-R模型按照數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換的原則，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)模型； 第二步，對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化，以提高系統(tǒng)效率。,16,4.物理設(shè)計

6、階段,為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法），它完全依賴于給定的計算機系統(tǒng)。,17,5.實施階段,在數(shù)據(jù)庫實施階段，設(shè)計人員運用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)語言，根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、編制與調(diào)試應(yīng)用程序、組織數(shù)據(jù)入庫并進行試運行。,18,6.運行和維護階段,數(shù)據(jù)庫試運行合格之后，數(shù)據(jù)庫開發(fā)工作就基本完成，即可投入正式運行。數(shù)據(jù)庫投入正式運行則標志著開發(fā)任務(wù)的完成和維護工作的開始，并不表示設(shè)計過程的結(jié)束。由于系統(tǒng)使用環(huán)境的不斷變化，數(shù)據(jù)庫運行過程中物理存儲也會不斷變化，因此在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中必須不斷地對其進行評價、調(diào)整與修改，也是設(shè)計工作的繼

7、續(xù)和提高。,19,四、數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計,現(xiàn)實世界（事物、事物性質(zhì)）,信息世界,數(shù)據(jù)世界（記錄、數(shù)據(jù)項）,抽象化,數(shù)據(jù)化,概念模型描述,概念模型：人們對現(xiàn)實世界中事物及事物間聯(lián)系的一種抽象描述。,20,（一）概念模型中的基本概念,1、實體(Entity) 實體是客觀存在并可相互區(qū)別的事物。 既可以是實際存在的對象，也可以是某種概念。 2、屬性(Attribute) 實體所具有的某一特性稱為屬性。 例：學(xué)生 (學(xué)號，姓名，性別，出生日期，系，專業(yè)) 3、鍵(Key) 唯一標識實體的屬性集稱為鍵。 4、實體集(Entity Set) 所有屬性名完全相同的實體集合在一起稱為實體集。（可簡稱“實體”）

8、,21,（二）概念模型中實體的聯(lián)系,聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實世界中，事物之間錯綜復(fù)雜的聯(lián)系，反映在概念模型中，就有了實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。 聯(lián)系也是實體，也有屬性。 兩個實體之間的聯(lián)系可歸納為三類： 一對一聯(lián)系（1:1） 一對多聯(lián)系（1:n） 多對多聯(lián)系（m:n）,22,一對一聯(lián)系,定義：設(shè)A、B為兩個實體集，若A中每個實體至多和B中的一個實體有聯(lián)系，而B中的每個實體至多和A中的一個實體有聯(lián)系，則稱A對B或B對A是1:1聯(lián)系。 實例：機票和乘客之間的聯(lián)系 班級和班長之間的聯(lián)系,A,B,一對一聯(lián)系(1:1),23,一對多聯(lián)系,定義：若實體集A的每一個實體可以和實體集B中的

9、幾個實體有聯(lián)系，而實體集B中的每一個實體至多和實體集A中的一個實體有聯(lián)系，則稱實體集A對B是1:n聯(lián)系 實例：班級和學(xué)生之間的聯(lián)系 倉庫和貨品之間的聯(lián)系,A,B,一對多聯(lián)系(1:n),24,多對多聯(lián)系,定義：若實體集A中的每個實體都可與B中多個實體有聯(lián)系，反之，實體集B中的每個實體也可與A中多個實體有聯(lián)系，則A對B或B對A是m:n聯(lián)系。 實例：學(xué)生和課程之間的聯(lián)系 職工和工作之間的聯(lián)系,A,B,多對多聯(lián)系(m:n),25,（三）概念模型的表示方法,E-R模型（實體-聯(lián)系模型） 實體：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。 屬性：用橢圓表示，橢圓框內(nèi)寫明屬性名。 聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名。

10、,學(xué)生,學(xué)號,姓名,性別,出生日期,班級,班級號,班主任,人數(shù),屬于,n,1,26,實例：設(shè)計“圖書館圖書管理”系統(tǒng)的E-R模型,問題描述： 圖書館內(nèi)圖書均有圖書編號、書名、作者、出版社、出版日期、書價等信息； 圖書由管理員登記入冊，在登記圖書時需要記錄圖書的登記日期； 管理員有管理員編號、姓名、密碼等信息； 圖書可被讀者借閱，在辦理借閱手續(xù)時需要記錄圖書的借書日期和還書日期； 讀者有讀者編號、姓名、工作單位、身份證號碼等信息。,27,實例：設(shè)計“圖書館圖書管理”系統(tǒng)的E-R模型,圖書,管理員,讀者,登記,借閱,1,n,n,m,管理員編號,姓名,密碼,圖書編號,書名,作者,出版社,出版日期,書價,工作單位,姓名,身份證號,讀者編號,登記日期,借書日期,還書日期,28,設(shè)計“學(xué)生課程管理”系統(tǒng)的E-R模型 問題描述： 學(xué)生以班級為單位進行管理； 每個學(xué)生都有學(xué)號、姓名、性別、系別、專業(yè)等信息； 每個班級都有班級號、班