数据库ER图设计PPT学习课件

第6章数据库设计。数据库设计是开发数据库应用系统的关键。简单地说，数据库设计就是创建数据库系统的管理对象。本章以学生信息管理系统为例说明数据库设计的相关内容。数据库设计概述，数据库设计方法主要是设计数据库系统结构中的三层模式结构。描述：逻辑模式和外部模式是一对多关系；逻辑模式和物理模式是一对一的关系。数据库设计过程可以分为六个阶段：1 .需求分析2。概念结构设计。逻辑结构设计。物理结构设计。数据库实现。数据库操作和维护。需求分析5。需求分析是数据库设计的第一步。这一阶段主要是全面了解数据库应用系统要处理的对象，了解用户的需求，收集信息，提出问题和解决问题的思路。例如，建立“学生信息管理系统”的目的是管理学院、系、班、教研室和其他部门的信息，以及教师和学生的基本信息和学生选择的课程。信息需求：系统涉及学院、系、教研室、教师、学生、班级、课程、选修课等方面的信息。处理要求：在每个数据对象中添加、删除、修改数据，各种查询、统计、报表打印等。安全要求：只允许学院内部人员使用系统，允许学生查询但不能修改成绩，允许教师输入和修改学生成绩等。概念结构设计概念设计的目标是生成一个反映需求信息的数据库概念结构，它独立于特定的数据库管理系统。从现实世界到概念模型的转换由数据库设计者完成，概念设计由实体-关系模型(简称E-R图)表示。在E-R模型中，用于描述数据的概念主要包括实体、属性、实体类型、实体集、关键字和实体之间的关系。实体及相关概念(1)实体：客观存在且彼此不同的事物。实体可以是可访问的对象，如学生、书籍、汽车；它也可以是一个抽象的事件，比如一个类，一个竞赛，等等。(2)属性：实体的特征和属性。例如，学生实体包括学生编号、姓名、年龄、性别等。代码：在实体的属性中，唯一标识实体的属性称为实体的键，也称为代码或键。例如，学生的学生编号。但是，学生的姓名可能有重名，不能用作学生实体的关键字(代码)。(4)实体集：具有相同属性的同类事物是一组实体。例如，所有学生信息记录、所有课程信息记录等。(5)实体类型：实体名称和属性名称集用于描述相似的实体。例如，学生(学生编号、姓名、年龄、性别)是一种物理类型。所有学生都可以描述这种实体类型。两个或多个实体集之间关系的描述。例如：部门和部门领导，班级和班长(1:1关系)；系和教研室，班级和学生(1:n关系)；学生与课程、教师与课程(m:n关系)。实体集之间有三种连接：一对一(1:1)、一对多(1:n)和多对多(:n)。关系和关联集、8、E-R图、E-R模型(概念模型的描述方法)用实体关联图(简称E-R图)来描述，实体关联图是描述实体集、实体属性和实体集之间关系的图。实体集-矩形框属性-椭圆框连接-菱形框，例如：学院实体集的E-R图，9，例如：教师与班级、学院与系与班、学生与课程实体集的E-R图。例如，学生、教师和课程实体共同参与课程选择环节，这通常称为三重环节。因为老师选择一门课程来教，而学生选择同一门课程来学，所以这三者是联系在一起的。教师、学生和课程的E-R图，11，多对多关系实际上是两个一对多关系的某两个表和此图显示了3个表和4个表之间的关系。学生信息管理系统(E-R概念模型)，13，5.4逻辑结构设计，逻辑结构设计：将设计的概念模型(E-R模型)转换为与数据库管理系统支持的数据模型一致的逻辑结构。从概念模型到逻辑模型的转换可以由数据库设计者完成，或者数据库设计者可以用来帮助设计者。E-R模型与关系模型之间的转换规则如下：(1)实体模型转换为关系模型。实体的属性是关系的属性，实体的键是关系的键。例如，一个大学实体被转换成一个关系，其属性采用原始实体的属性。通过使用规则1，关系模型被获得：学院(学院号、学院名、院长名、学院电话号码、学院地址)、15、和(2)1:1连接可以被转换成独立的关系模型或者在任一端与对应的关系模型合并。例如：两个实体：一对一联系，部门(部门号，部门名，部门性质)，部门负责人(部门号，名称，年龄，部门号)，部门负责人(部门号，部门名，部门性质，部门号)(部门号，名称，年龄)，部门负责人(部门号，部门名，部门性质)，部门负责人(部门号，名称，年龄)和部门负责人(部门号，部门号，部门名，部门性质，部门负责人姓名，年龄)，模式1，模式2，模式3，模式4，模式16， (3)1:N连接可以转换成独立的关系模式，也可以在N端与对应的关系模式合并。 例如：两个实体1:n关系，使用规则1将学生和班级实体转换成关系，其属性采用原始实体的属性来获得关系模型：学生(学生编号、姓名、性别、出生日期、出生地)班级(班级编号、班级名称、班长姓名、专业、部门编号)由于班级和学生之间的一对多关系，使用规则3可以将此连接合并到n端。学生关系中增加了班级关系编码，最终结果是：学生(学生号、姓名、性别、出生日期、籍贯、班级号)、17、实体间的多对多关系转化为独立的关系模式。与连接相关的每个实体的代码和连接本身的属性都被转换成该关系模式的属性，并且关系的代码是每个实体的代码的组合。(5)三个或更多实体之间的多变量连接可以转换成关系模型。可以合并具有相同关键字的关系模式。例如，使用规则1将三个实体m:n关系转换为关系：三个实体集；使用规则4和5:为连接建立单独的关系，即，将学生-课程和教师-课程实体之间的多对多多重“选择性”连接转换为独立的关系模式。实体之间的多对多“选修”链接被转换成如下独立关系模型：学生(学生编号、姓名、性别、出生年份、籍贯、班级编号)教师(教师编号、姓名、性别、职位、教学和研究部门编号)课程(课程编号、课程名称、课时、学分)选修课程(学生编号、课程编号、教师编号、年级)(新关系包括两组多对多实体的主键及其相关属性)， E-R图-关系模型-关系数据库的对应关系：21、系(系号、系名、系主任姓名、电话号码、地址)系(系号、系名、系主任、系号)教研室(系号、系名、系号)教师(教师号、姓名、性别、职务、系号)班(班号、班名、班长名、专业、系号)学生(学生号、姓名、性别、出生日期、籍贯、班号)课程(课程号、课程名、课时、学分)课程功能依赖和关键(省略)功能依赖的基本概念它反映了属性或属性组之间相互依赖和相互制约的关系。简单地说，如果你范式及其关系(简介)关系的规范化理论简称为范式，它为判断关系模式设计的优劣提供了标准，也为数据库设计提供了严格的理论基础。范式用于表示关系模式满足标准化水平，第一范式满足最低要求，进一步的要求可以在第一范式的基础上升级到第二范式，依此类推。范式(1NF5NF)，主要是1NF-3NF。换句话说，满足前三种范式的关系基本上是合理的。(1) 1NF:如果关系模式R的所有属性都是不可分割的基本数据项，则它属于1NF。例如，教师关系表如下。判断它是否是第一范式，规范教师关系。教师关系，修改后的教师关系，不符合第一范式，因为“联系电话”不是一个基本数据项。属于第一范式的关系应该满足的基本条件是，每个元组的每个属性只能包含一个数据项，并且不能将两个以上的数据项“挤压”到一个属性中。(2) 2NF:如果关系模式R属于1NF，并且每个非主属性完全依赖于主键，则关系模式属于2NF。例如，学生选修成绩关系表如下，以判断其是否为第二范式，并规范学生选修课的关系。选修课中学生成绩之间的关系，学生人数和课程编号共同构成主关键字，成绩完全取决于主关键字，而姓名完全取决于学生人数，课程名称、每周课时和学分完全取决于课程编号。因此，这种关系不符合第二种范式。上述关系可能带来以下问题：数据冗余：假设100名学生选择同一门课程，重复同样的学分100次。(2)更新复杂：某门课程的学分如有调整，相关记录需修改。(3)删除异常：如果学生已经毕业，也应删除选课记录，因为学生编号不存在。(4)插入异常：要么是开设了一门新课程，但没有学生选择它。由于没有学生编号，既不能输入课程编号，也不能输入学分。上述关系可以分解为三种关系：学生(学生编号、姓名、年龄、录取日期)选修课程(学生编号、课程编号、年级)课程(课程编号、课程名称、每周课时、学分)，27，和(3) 3NF:如果关系模式r属于1NF，并且每个非主要属性不依赖于主要关键字，则关系模式属于3NF。(略)学生选课结果的三种关系：学生(学生人数、姓名、年龄、录取日期)选课结果(学生人数、课程编号、成绩)课程(课程编号、课程名称、每周课时、学分)，其中和属于第三种范式；如果学分是根据每周小时数确定的，则学分通过每周小时数转移，并取决于课程数。解决方案是将课程关系进一步分解为两种关系。(1)课程(课程编号、课程名称、每周课时)学分(每周课时、学分)，28、“学生”之间的关系及逻辑结构的详细设计：如果选择了Access数据库管理系统，则可根据其要求的规则设计以下逻辑结构。物理结构设计，数据库物理结构设计是为设计的逻辑数据模型选择最合适的物理结构。它取决于选定的数据库管理系统和给定的计算机硬