数据模型和数据库设计.xls

数据库技术是一门综合性的软件技术 是使用计算机进行各种信息管理的必备知识 数数据据模模型型 1 数据处理的抽象描述 不同的领域 数据的描述也有所不同 实际生活中 有对现实世界的描述 理论研究中 有对符号化数据的描述 而在计算机内部 数据又有其特定的表示方法 人 们研究和处理数据的过程中 常常把数据的转换分为三个领域 现实世界 信息世界 机器世界 这三个世界间的转换过程 就是将客观现实的信息反映到计算 机数据库中的过程 1 现实世界 Real World 客观存在的世界就是现实世界 它独立于人们的思想之外 现实世界存在无数事物 每一个客观存在的事物可以看做是一个个体 个体有多项特征和属性 比如 电视机就有价格 品牌 可视面积大小 是否彩色等特征 而不同的人 只会关心其中的一部分属性 一定领域内的个体有着相同的特征 2 信息世界 Information World 信息世界是现实世界在人们头脑中的反映 人的思维将现实世界的数据抽象化和概念化 并用文字符号表示出来 就形成了信息世界 下面是人们在研究现实世界 过程中常常用到的术语 1 实体 Entity 客观存在且可以互相区别的事物 如一名学生 一台电脑 一本书 一场聚会 实体是信息世界的基本单位 2 属性 Attribute 个体的某一特征称为属性 一个实体可以有多个属性 每一个属性都有其取值范围和取值类型 3 键 Key 能在一个实体集中唯一标识一个实体的属性称为键 键可以只包含一个属性 也可以同时包含多个属性 有多个键时 选择一个作为主键 键中的属性称为主属性 4 联系 Relation 实体之间互相作用 互相制约的关系称为实体集的联系 实体之间的联系有三种 一对一联系 一对多联系 多对多联系 3 机器世界 机器世界又称数据世界 信息世界中的信息经过抽象和组织 以数据形式存贮在计算机中 就称为机器世界 与信息世界一样 机器世界也有其常用的 用来描述 数据的术语 这些术语与信息世界中的术语有着对应的关系 1 字段 Field 字段 也称为数据项 Item 标记实体的一个属性叫做字段 它是可以命名的最小信息单位 例如学生有学号 姓名 性别 出生日期等字段 字段与信息世界的 属性相对应 2 记录 Record 记录是有一定逻辑关系的字段的组合 它与信息世界中的实体相对应 一个记录可以描述一个实体 例如一个学生的记录由 学号 姓名 性别 出生日期 等字 段组成 3 文件 File 文件是同一类记录的集合 文件的存储形式有很多种 比如顺序文件 索引文件 直接文件 倒排文件等等 4 三个世界的转换 由以上对三个世界的描述可以看到 从现实世界到信息世界再到机器世界 事务被一层层抽象 加工 符号化 逻辑化 而这个过程都是有一定联系的 1 信息模型 概念模型 与E R方法 为了把现实世界中的具体事物进行抽象 人们常常首先把现实世界抽象为信息世界 然后再将信息世界转化为机器世界 在把现实世界抽象为信息世界的过程中 实际上是抽象出现实系统中有应用价值的元素及其关联 这时所形成的信息结构是概念模型 在抽象出概念模型后 再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的 数据模型 需要一种方法能够对现实世界的信息进行描述 实体 联系方法 即E R方法 是P P S Chen于1976年提出的 这种方法由于简单 实用 所以得到了非常普遍的应用 也是目前描述概念模型最常用的方法 它使用 的工具称作E R图 它所描述的现实世界的信息结构称为企业模式 也把这种描述结果称为E R模型 下面概述一下E R方法的要点 1 用矩形框表示实体 实体名 例如学生 写在框内 2 用椭圆框表示实体的属性 框内写上属性名 并用线段连到相应的实体 例如学生的属性有姓名 学号和年龄等 3 用菱形框表示实体间的联系 在框内写上联系名 用线段连接菱形框与矩形框 在线段旁注上联系的类型 一对一 一对多 多对多 如联系也具有属性 则 把属性和菱形框用线段连上 E R图是抽象描述现实世界的有力工具 它与计算机所支持的数据模型相独立 它更接近于现实世界 虽然现实世界丰富多彩 各种信息十分繁杂 但用E R图可以 很清晰地表示出其中的错综复杂关系 下面我们用E R图来表示某个学校的教务管理的概念模型 教务管理涉及的实体有 班级 属性有班级编号 班级名称 专业 班主任 教师 属性有教师号 姓名 性别 年龄 职称 专业 学生 属性有学生号 姓名 性别 班级编号 课程 属性有课程号 课程名 课时 学分 教材 这些实体之间的联系如下 一个班有多个教师授课 一个教师可以教多个班级 班级和教师具有多对多的联系 一个班有多名学生 但一个学生只能在一个班注册 因此班级与学生是一对多联系 在某个时间某个地点一位教师可指导多个学生 但某个学生在某一时间和地点只能被一位教师所指导 因此教师与学生是一对多联系 一位教师可讲授多门课程 一门课程可由多位教师讲授 每位教师讲授某门课程都有一个评价 教师与课程之间是多对多联系 一个学生可选修多门课程 一门课程允许多个学生选修 每个学生选修某门课程都有一个分数 成绩 因此学生与课程之间是多对多联系 如果某个部门的概念模型中涉及的实体和实体的属性较多 可以把实体及其属性在另一幅图上画出 使E R图更清晰地表明实体以及实体之间的联系 这样图ER可 以分为图ER1 2 结构数据模型 结构数据模型是机器世界的数据模型 实际数据库系统中所支持的数据模型主要有层次模型 网状模型和关系模型 1 层次模型 用树型结构来表示实体之间联系的模型称为层次模型 层次模型是满足有且仅有一个根结点 非根结点有且仅有一个父结点的基本层次联系的集合 构成层次模型的树是由结点和连线组成的 结点表示实体集 连线表示相连两个实体之间的联系 这种联系只能是一对多的 通常把表示 一 的实体放在上方 称为父结点 而把表示 多 的实体放在下方 称为子结点 2 网状模型 用网状结构来表示实体之间联系的数据模型称为网状模型 网状模型可以有一个以上结点无父结点 至少有一个结点具有多于一个的父结点 3 关系模型 用一个二维表格表示实体和实体之间联系的模型 称为关系模型 我们将在第三节中较详细地介绍 3 数据模型的三要素 数据模型通常由数据结构 数据操作和完整性约束三部分组成 1 数据结构 数据结构是所研究的对象类型的集合 在数据库系统中通常按照数据结构的类型来命名数据模型 如层次结构 网状结构和关系结构的模型分别命名为层次模型 网状模型和关系模型 2 数据操作 数据操作是指对数据库中各种对象 型 的实例 值 允许执行的操作的集合 包括操作及有关的操作规则 数据操作是用来描述系统的信息变化的 是对系统动态特 性的描述 数据操作的种类有以下两种 检索 如查询 和更新 增 删 改 3 数据的约束条件 数据的约束条件是完整性规则的集合 完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则 用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变 化 以保证数据的正确 有效和相容 4 数据库技术的应用 数据库技术的应用领域非常广 从目前接触到的一些应用的发展来看 尤其是Internet的发展以及多种信息技术交叉与发展 还对数据库技术提出了更多的需求 从而促进了数据库技术的不断发展 数数据据库库设设计计 数数据据库库创创建建 SQL Server是一种客户 服务器模式的关系型数据库 它具有很强的数据完整性 可伸缩性 可管理性 可编程性 具有均衡与完备的功能 具有较高的性价比 SQL Server数据库提供了复制服务 数据转换服务 报表服务 并支持XML语言 使用SQL Server数据库可以大容量地存储数据 并对数据进行合理的逻辑布局 应用数据 库对象可以对数据进行复杂的操作 SQL Server 2000是在SQL Server 7 0的基础上扩展升级的产品 它继承了SQL Server以前版本的优点 同时又增加了许多新功能 与微软公司的其他产品具有良好的兼容性 本系统使用SQL Server 2000数据库 应用的数据库名称为db sell 数据库db sell中包含22张数据表 下面详细介绍数据库设计过程 1 1 数数据据库库创创建建 在SQL Server 2000中创建数据库有3种方法 下面分别介绍 1 1 使使用用向向导导创创建建数数据据库库 SQL Server 2000提供了许多向导 通过这些向导可以帮助用户循序渐进地完成各种工作 下面介绍通过 创建数据库向导 创建数据库的具体步骤 1 单击 开始 按钮 选择 程序 Microsoft SQL Server 企业管理器 命令 启动SQL Server企业管理器 2 选择企业管理器菜单栏中的 工具 向导 命令 弹出 选择向导 对话框 该对话框中列出了许多可供使用的向导 展开 数据库 节点 如图1 26所示 3 选择 创建数据库向导 选项 单击 确定 按钮 进入如图1 27所示的 欢迎使用创建数据库向导 对话框 图1 26 选择向导 点击查看大图 图1 27 欢迎使用创建数据库向导 对话框 4 单击 下一步 按钮 进入如图1 28所示的对话框 在该对话框中可以设置数据库名称 数据库文件位置和事务日志文件位置 SQL Server 2000默认的数据库文件和事务日志文件存放在SQL Server 2000安装目录的 Microsoft SQL Server MSSQL data子目录下 可以单击右侧的 按钮 打开 选择文件的目录 对话框 自行选择存放位置 这里在 数据库名称 文本框中输入 db sell 数据库文件和事务日志文件选择默认的存放位置即可 5 单击 下一步 按钮 进入如图1 29所示的对话框 该对话框用于指定数据库文件的名称及初始大小 这里采用默认的文件名及初始大小 图1 28 命名数据库 点击查看大图 图1 29 命名数据库文件 注意 根据需要也可以指定多个数据库文件 6 单击 下一步 按钮 进入如图1 30所示的对话框 该对话框用于设置数据库文件的增长 方式 数据库文件的增长方式分为数据库文件不自动增长和数据库文件自动增长两种 如果选中 数据库文件自动增长 单选按钮 又可以分为两种情况 以兆字节 MB 为单位增长文件 按照兆字节增长的幅度默认值为1MB 按照百分比增长文件 按照百分比增长的幅度默认值为10 与此同时 还可以设置数据库文件增长是否受限制 在受限制的情况下可以设置文件增长的最 大值 7 单击 下一步 按钮 进入 命名事务日志文件 对话框 此对话框的设置同步骤 5 数据库文件命名的设置方法相同 8 单击 下一步 按钮 进入 定义事务日志文件的增长 对话框 此对话框的设置同步骤 6 数据库文件增长方式的设置方法相同 9 单击 下一步 按钮 进入如图1 31所示的对话框 该对话框显示了前面创建数据库时的相关设置 如果需要修改前面的设置可以单击 上一步 按钮 逐步返 回所需的操作窗口进行修改 如果确定设置完毕 则单击 完成 按钮 点击查看大图 图1 30 定义数据库文件的增长 点击查看大图 图1 31 完成数据库创建 10 系统自动弹出 数据库创建成功 提示框 单击 确定 按钮完成数据库的创建 同时系统弹出一个提示框 询问是否为数据库创建维护计划 这里不需要创 建维护计划 单击 否 按钮即可 2 2 使使用用企企业业管管理理器器创创建建数数据据库库 除了使用创建数据库向导 还可以使用企业管理器来完成数据库的创建 具体步骤如下 1 单击 开始 按钮 选择 程序 Microsoft SQL Server 企业管理器 命令 启动企业管理器 展开服务器组及指定的服务器 如图1 32所示 2 右击 数据库 节点 在弹出的快捷菜单中选择 新建数据库 命令 弹出如图1 33所示的 数据库属性 对话框 点击查看大图 图1 32 Microsoft SQL Server企业管理器 点击查看大图 图1 33 数据库属性 对话框 3 数据库属性 对话框包括了3个选项卡 常规 数据文件 和 事务日志 通过这3个选项卡设置新创建的数据库的属性 常规 选项卡 主要用于设置新建数据库的名称 这里在 名称 文本框中输入 db sell 数据文件 及 事务日志 选项卡 用于设置数据文件及事务日志文件的属性 当在 常规 选项卡中设置了数据库的名称以后 SQL Server 2000系统会默认产生数据文件 db sell Data MDF 和事务 日志文件 db sell Log LDF 同时 在这两个选项卡中还显示了文件的其他属性 可根据需要自行设置 4 最后单击 确定 按钮即可完成数据库的创建操作 注意 在SQL Server 2000服务器中 数据库名称不允许重复 3 3 使使用用Transact SQLTransact SQL的的CREATECREATE DATABASEDATABASE语语句句创创建建数数据据库库 CREATE DATABASE语句用于创建一个新数据库并存储该数据库文件 语法 CREATE DATABASE 数据库名称 下面介绍使用SQL Server 2000的SQL查询分析器执行CREATE DATABASE语句创建数据库的具体步骤 1 单击 开始 按钮 选择 程序 Microsoft SQL Server 查询分析器 命令或者在企业管理器中选择菜单栏中的 工具 SQL查询分析器 命令都可 以启动查询分析器 启动后系统弹出一个登录对话框 如图1 34所示 此时必须连接到某个SQL Server服务器后才能执行其他操作 选择SQL Server服务器 在 连接到SQL Server 对话框的 SQL Server 下拉列表框中可以输入服务器名称 或从下拉 列表中选择服务器 或单击 按钮打开 选择服务器 对话 框 从中选择要登录的服务器 如果要登录本地服务器 可使用 local 作为服务器名称 这里从下拉列表中选择 表示连接当前数据库 注意 查询分析器必须在指定的SQL Server服务器启动的情况下才能登录到服务器 所以选中 如果SQL Server已停止 则启动它 复选框 可以在SQL Server停止 时自动启动它 选择登录方式 Windows身份验证 以当前Windows用户登录SQL Server 不需输入登录名和密码 SQL Server身份验证 使用SQL Server中的登录账户登录 需要输入登录名和密码 这里选中默认的 SQL Server身份验证 单选按钮 登录名为sa 密码为空 2 确定连接服务器以及连接方式后 单击 确定 按钮即可登录到SQL Server服务器 如图1 35所示 图1 34 连接到SQL Server 对话框 图1 35 查询分析器 3 在查询窗口中输入SQL命令 这里输入 CREATE DATABASE db sell 然后选择菜单栏中的 查询 执行 命令或单击工具栏中的 按钮 或者按F5键 执行SQL命令创建数据库 如图1 36所示 点击查看大图 图1 36 执行SQL命令 2 2 数数据据库库概概念念设设计计 通过对系统进行的需求分析 系统流程设计以及系统功能结构的确定 规划出系统中使用的主要数据库实体对象分别为 供应商 商品 和 客户 实体E R图 如下所示 供应商实体 供应商实体包括供应商名称 简称 联系人 联系电话 传真 所在地区 开户银行 电子信箱等属性 供应商实体E R图如图1 37所示 图1 37 供应商实体E R图 商品实体 商品实体包括商品名称 简称 产地 单位 规格 包装 批号 批准文号 供应商名称等属性 商品实体E R图如图1 38所示 客户实体 客户实体包括客户名称 简称 联系人 联系电话 传真 所在地区 电子信箱 开户银行 银行账号等属性 客户实体E R图如图1 39所示 图1 38 商品实体E R图 图1 39 客户实体E R图 3 在查询窗口中输入SQL命令 这里输入 CREATE DATABASE db sell 然后选择菜单栏中的 查询 执行 命令或单击工具栏中的 按钮 或者按F5键 执行SQL命令创建数据库 如图1 36所示 3 3 数数据据库库逻逻辑辑结结构构设设计计 根据在数据库概念设计中给出的数据库实体E R图 可以设计数据表结构 使用SQL Server企业管理器创建数据表的具体步骤如下 1 单击 开始 按钮 选择 程序 Microsoft SQL Server 企业管理器 命令 启动企业管理器 展开服务器组及指定的服务器 2 展开 数据库 节点以及指定的数据库 db sell 右击 表 选项 在弹出的快捷菜单中选择 新建表 命令 或直接在工具栏中单击 按钮 将弹出 新表 对话框 3 在 新表 对话框中可以输入字段名称 选择字段的数据类型 设置长度和允许空等属性 如图1 40所示 4 完成数据表的设计后 单击工具栏中的 按钮 弹出如图1 41所示的对话框 在此对话框中输入新建表的名称 tab spinfo 然后单击 确定 按钮完成数据表的创建 点击查看大图 图1 40 新表 对话框 图1 41 输入表名 由于篇幅有限 本章只给出较为重要的数据表结构 其他数据表结构可参见本书附带的光盘 tab gysinfo 供应商信息表 供应商信息表用于保存供应商的基本信息 tab gysinfo表的结构如表1 7所示 表1 7 tab gysinfo表的结构 tab khinfo 客户信息表 客户信息表用于保存客户的基本信息 tab khinfo表的结构如表1