4.1E-R图向关系模型的转换

1、4.1E-R图向关系模型的转换 1 第五节第五节 数据库设计数据库设计 数据库设计就是在对环境进行需求分数据库设计就是在对环境进行需求分 析的基础上，进行满足要求及符合语义的析的基础上，进行满足要求及符合语义的 逻辑设计，进行具有合理的存储结构的物逻辑设计，进行具有合理的存储结构的物 理设计，实现数据库的运行。理设计，实现数据库的运行。 4.1E-R图向关系模型的转换 2 第五节第五节 数据库设计数据库设计 数据库设计的基本步骤：数据库设计的基本步骤： 1. 1. 需求和约束分析需求和约束分析 2 2概念模式设计概念模式设计 3 3逻辑模式设计逻辑模式设计 4 4物理数据库设计物理数据库设计

2、5 5实施阶段实施阶段 6 6运行和数据库维护运行和数据库维护 其中，其中，5 5和和6 6是在系统实现阶段所做的工作是在系统实现阶段所做的工作 4.1E-R图向关系模型的转换 3 （一）需求和约束分析（一）需求和约束分析 进行数据库设计首先必须准确了解进行数据库设计首先必须准确了解 与分析用户需求（包括数据与处理）。与分析用户需求（包括数据与处理）。 包括：包括： 调查用户要求调查用户要求 数据分析数据分析 确定环境约束条件确定环境约束条件 4.1E-R图向关系模型的转换 4 （二）概念模式设计（二）概念模式设计 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个通过对用户需求进行综合、归纳与抽象

3、，形成一个 独立于具体独立于具体DBMSDBMS的概念模型。的概念模型。 概念模型是一种面向问题的模型概念模型是一种面向问题的模型, ,能将用户的数据能将用户的数据 明确地表达出来明确地表达出来, ,指出了从用户角度看到的数据库指出了从用户角度看到的数据库. .它它 是用户与设计人员之间的桥梁是用户与设计人员之间的桥梁, ,既是明确表达用户要求既是明确表达用户要求 的一个模型的一个模型, ,又是设计数据结构的基础又是设计数据结构的基础. . 概念模式设计是整个数据库设计的关键。概念模式设计是整个数据库设计的关键。 工具：实体工具：实体联系模型（联系模型（E-R模型）模型） 4.1E-R图向关系

4、模型的转换 5 1 1E-RE-R模型模型 （重点）（重点） E-RE-R模型的三要素：实体、联系和属性。模型的三要素：实体、联系和属性。 实体实体客观存在并可相互区分的事物客观存在并可相互区分的事物. .可以指物也可以指可以指物也可以指 人人, ,可以是实际的东西可以是实际的东西, ,也可以指概念性的东西也可以指概念性的东西. . 如：学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论等如：学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论等 属性属性：实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个 属性来刻画。属性来刻画。如：学生的学号、姓名、性别、年级、成绩等。如：学生

5、的学号、姓名、性别、年级、成绩等。 属性的取值范围为域。如性别的域为（男、女），月份的域为属性的取值范围为域。如性别的域为（男、女），月份的域为 的整数。的整数。 联系联系：实体之间的相互关联实体之间的相互关联 如：学生与课程之间有选课联系如：学生与课程之间有选课联系 联系有联系有一对一、一对多、多对多一对一、一对多、多对多三种不同类型。联系也可以有属性，三种不同类型。联系也可以有属性， 如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属 性。性。 4.1E-R图向关系模型的转换 6 1 1E-RE-R模型（续）模型（续）

6、E-R图图 l矩形框矩形框 - 实体实体 l菱形框菱形框 - 联系联系 l椭圆形框椭圆形框 - 实体和联系的属性实体和联系的属性 l直线直线 - 相互联系的实体之间以直线连接，并相互联系的实体之间以直线连接，并 标注联系类型标注联系类型 4.1E-R图向关系模型的转换 7 1 1E-RE-R模型（模型（实体间的联系实体间的联系） 系系 主任主任 负责负责 系系 1 1 1 1 班级班级 包含包含 学生学生 1 1 N N 产品产品 组成组成 零件零件 M M N N 一对一联系一对一联系一对多联系一对多联系多对多联系多对多联系 4.1E-R图向关系模型的转换 8 1 1E-RE-R模型模型(

7、(例例:学生选修课程学生选修课程) ) 学生学生 课程课程 选修选修 学号学号姓名姓名系别系别 课程名课程名先修课先修课主讲老师主讲老师 成绩成绩 用矩形表示实体集，用矩形表示实体集， 在框内写上实体名在框内写上实体名 用椭圆表示用椭圆表示 实体的属性实体的属性 用无向边用无向边 把实体与把实体与 其属性连其属性连 接起来接起来 用菱形表示实用菱形表示实 体间的联系体间的联系 将参与联系的实将参与联系的实 体用线段连接体用线段连接 n m 标注联标注联 系类型系类型 4.1E-R图向关系模型的转换 9 2.E-R2.E-R模型设计的主要步骤模型设计的主要步骤 l划分和确定实体；划分和确定实体；

8、 l划分和确定联系；划分和确定联系； l确定属性；确定属性； l画出画出E-RE-R模型模型 . 4.1E-R图向关系模型的转换 10 实例：构造一个基本的教学实例：构造一个基本的教学E-RE-R模型模型 标识实体：对一个基本的教学系统，最基本的标识实体：对一个基本的教学系统，最基本的 实体必须包含有教师，学生，及所学习的课程。实体必须包含有教师，学生，及所学习的课程。 划分和确定关系：划分和确定关系： 教师和课程之间，存在教师和课程之间，存在“讲授讲授”这个关系，这个关系， 是一个是一个M M：N N的关系；的关系； v 学生和课程之间，存在学生和课程之间，存在“学习学习”这个关系，这个关系

9、， 是一个是一个L L：N N的关系；的关系； 4.1E-R图向关系模型的转换 11 实例：构造一个基本的教学实例：构造一个基本的教学E-RE-R模型模型 确定属性确定属性 l实体的属性：实体的属性： l教师（教师（教师编号教师编号、教师姓名、职称）；、教师姓名、职称）； l学生（学生（学号学号、姓名、性别）；、姓名、性别）； l课程（课程（课程编号课程编号、课程名、学时、学分、教材名、课程名、学时、学分、教材名 称）；称）； l联系的属性：联系的属性： l讲授（效果）；讲授（效果）； l学习（成绩）；学习（成绩）； 4.1E-R图向关系模型的转换 12 实例：构造一个基本的教学实例：构造一个

10、基本的教学E-RE-R模型模型 教师教师 教师姓名教师姓名 教师编号教师编号职称职称 学生学生 学号学号姓名姓名性别性别 课程课程 课程编号课程编号课程名课程名 学时学时教材名称教材名称 学分学分 讲授讲授效果效果 学习学习成绩成绩 M N N L 画出画出E-RE-R模型模型 教师教师 教师姓名教师姓名 教师编号教师编号职称职称 学生学生 学号学号姓名姓名性别性别 课程课程 课程编号课程编号课程名课程名 学时学时教材名称教材名称 学分学分 讲授讲授效果效果 学习学习成绩成绩 M N N L 教师教师 教师姓名教师姓名 教师编号教师编号职称职称 学生学生 学号学号姓名姓名性别性别 课程课程 课

11、程编号课程编号课程名课程名 学时学时教材名称教材名称 学分学分 讲授讲授效果效果 学习学习成绩成绩 M N N L 4.1E-R图向关系模型的转换 13 课堂练习课堂练习1 1 某顾客对某些商品要进行订货。有关顾客、商品、 订货的数据属性如下：顾客：顾客代码，顾客名， 地址，联系电话，负责人；商品：商品代码，商品 名，单价，生产日期；订货：订货代码，订货日期 ，订货量，订货额。 请画出顾客对某些商品要进行订货的ER图. 4.1E-R图向关系模型的转换 14 课堂练习课堂练习1 1 4.1E-R图向关系模型的转换 15 （三）逻辑模式设计（三）逻辑模式设计 逻辑模式设计是把概念模型（即逻辑模式设

12、计是把概念模型（即E-RE-R模型）转换为与模型）转换为与 选用的数据库管理系统所支持的数据模型相符的逻辑数选用的数据库管理系统所支持的数据模型相符的逻辑数 据模型。据模型。 步骤：步骤： 1 1将模拟现实世界的将模拟现实世界的E-RE-R模型转换成大多数用户所采用模型转换成大多数用户所采用 的关系数据模型的关系数据模型 。 2 2关系模型的规范化关系模型的规范化 4.1E-R图向关系模型的转换 16 1.1.将将E-RE-R模型转为关系数据模型模型转为关系数据模型 （重点）（重点） 转换原则：转换原则： 一个实体用一个二维表来表示，实体的所有属性就是表的属一个实体用一个二维表来表示，实体的所

13、有属性就是表的属 性，实体的主码就是表的主码。性，实体的主码就是表的主码。 一个联系用一个二维表来表示，与该联系相连的各实体的主一个联系用一个二维表来表示，与该联系相连的各实体的主 码以及联系本身的属性均成为此表的属性。而表的主码为联码以及联系本身的属性均成为此表的属性。而表的主码为联 系相连的各实体的主码的组合。系相连的各实体的主码的组合。 主码主码/ /关键字关键字(key)/(key)/关键属性关键属性: :能唯一标识实体的属性或属性组能唯一标识实体的属性或属性组 称作候选码称作候选码. .从所有候选码中选定一个用来区别同一实体集中从所有候选码中选定一个用来区别同一实体集中 的不同实体的

14、称作主码的不同实体的称作主码. .一个实体集中一个实体集中, ,任意两个实体在主码任意两个实体在主码 上的取值不能相同上的取值不能相同. .如学号是学生实体的主码如学号是学生实体的主码. . 4.1E-R图向关系模型的转换 17 实例：教学实例：教学E-RE-R模型转为关系数据模型模型转为关系数据模型 数据项数据项 教师编号教师编号 教师姓名教师姓名 职称职称 类型类型CCC 长度长度 61020 实体：教师实体：教师 KEY=教师编号教师编号 数据项数据项学号学号 姓名姓名 性别性别 类型类型CCC 长度长度 8102 实体：学生实体：学生 KEY=学号学号 4.1E-R图向关系模型的转换

15、18 实例：教学实例：教学E-RE-R模型转为关系数据模型模型转为关系数据模型 实体：课程实体：课程 KEY=课程编号课程编号 数据项数据项 课程编号课程编号 课程名课程名 学时学时 学分学分 教材名称教材名称 类型类型 C C NNC 长度长度 6 20 4 430 4.1E-R图向关系模型的转换 19 实例：教学实例：教学E-RE-R模型转为关系数据模型模型转为关系数据模型 数据项数据项 教师编号教师编号 课程编号课程编号 效果效果 类型类型CCC 长度长度 668 联联系：教学系：教学 KEY=(教师编号，教师编号， 课程编号课程编号 ) 数据项数据项学号学号 课程编号课程编号 成绩成绩

16、 类型类型CCN 长度长度 868 联联系：学习系：学习 KEY= (学号，学号， 课程编号课程编号) 4.1E-R图向关系模型的转换 20 课堂练习课堂练习2 2 l某顾客对某些商品要进行订货。有关顾客、商品、 订货的数据属性如下：顾客：顾客代码，顾客名， 地址，联系电话，负责人；商品：商品代码，商品 名，单价，生产日期；订货：订货代码，订货日期， 订货量，订货额。请画出顾客对某些商品要进行订 货的ER图，并将该ER图转换为关系数据模型。 4.1E-R图向关系模型的转换 21 4.1E-R图向关系模型的转换 22 商 品 n m 订货 顾 客 4.1E-R图向关系模型的转换 23 课堂练习课

17、堂练习2 2 l答：共有三个二维表 l顾客：顾客代码，顾客名，地址，联系电话，负 责人； l商品：商品代码，商品名，单价，生产日期； l订货：订货代码，订货日期，订货量，订货额， 顾客代码，商品代码。 4.1E-R图向关系模型的转换 24 2 2关系模型的规范化关系模型的规范化 规范化是关系数据库设计的重要理论。借助规范化方法规范化是关系数据库设计的重要理论。借助规范化方法 来设计数据存储的结构，并力求简化数据存储的数据结构，来设计数据存储的结构，并力求简化数据存储的数据结构， 提高数据的可修改性、完整性和一致性。提高数据的可修改性、完整性和一致性。 在规范化理论中有在规范化理论中有5种规范化

18、模式（种规范化模式（normal from，简称范式，简称范式 NF）。范式表示的是关系模式的规范化程度，即满足某种）。范式表示的是关系模式的规范化程度，即满足某种 约束条件的关系模式。根据满足的约束条件的不同来确定约束条件的关系模式。根据满足的约束条件的不同来确定 范式。有第一范式（范式。有第一范式（1NF），第二范式（），第二范式（2NF）等。下面主）等。下面主 要介绍前三种范式。要介绍前三种范式。 4.1E-R图向关系模型的转换 25 2 2关系模型的规范化关系模型的规范化 l第一范式第一范式（1 1NFNF）：）：在一个数据结构中每一个分在一个数据结构中每一个分 量都是一个不可再分的数

19、据项量都是一个不可再分的数据项 (原子值原子值)。 l第二范式（第二范式（2 2NFNF）：）：一个规范化的数据结构的所一个规范化的数据结构的所 有非关键字数据项完全函数依赖于它的整个关键有非关键字数据项完全函数依赖于它的整个关键 字。字。 l第三范式（第三范式（3 3NFNF）：）：一个数据结构中任何一个非一个数据结构中任何一个非 关键字数据项都不传递依赖于它的关键字。关键字数据项都不传递依赖于它的关键字。 4.1E-R图向关系模型的转换 26 第一范式第一范式 如果在一个数据结构中每个数据项都是不如果在一个数据结构中每个数据项都是不 可再分的原子值，就称该数据结构是规范的。可再分的原子值，

20、就称该数据结构是规范的。 任何满足规范化要求的数据结构都称为第一规任何满足规范化要求的数据结构都称为第一规 范形式，记为范形式，记为1NF。 4.1E-R图向关系模型的转换 27 第一范式例：把第一范式例：把不规范转为规范不规范转为规范 职工号职工号姓名姓名性别性别出生出生 日期日期 简历简历 工作工作 日期日期 工作单位工作单位职务职务 职工简明表职工简明表 职工号职工号姓名姓名性别性别出生日期出生日期工作日期工作日期工作单位工作单位职务职务 关键字：职工号关键字：职工号 职工基本情况职工基本情况 4.1E-R图向关系模型的转换 28 第二范式第二范式 如果一个规范化的数据结构的所有非关键字

21、如果一个规范化的数据结构的所有非关键字 数据项完全函数依赖于它的整个关键字，则称该数据项完全函数依赖于它的整个关键字，则称该 数据结构是第二范式的，记为数据结构是第二范式的，记为2NF。 转化为第二范式的方法是：对于关键字由若转化为第二范式的方法是：对于关键字由若 干个数据项组成的数据结构，必须确保所有的非干个数据项组成的数据结构，必须确保所有的非 关键字数据元素依赖于整个关键字。即去掉部分关键字数据元素依赖于整个关键字。即去掉部分 依赖关系，把它分解成若干个都是依赖关系，把它分解成若干个都是2NF的数据结的数据结 构。构。 4.1E-R图向关系模型的转换 29 第二范式（续）第二范式（续）

22、部分依赖：假设部分依赖：假设ABCABC分别是同一个数据结构分别是同一个数据结构R R中的中的 三个元素或分别是三个元素或分别是R R中若干个数据元素的集合。中若干个数据元素的集合。C C 依赖于依赖于ABAB的子集，则称的子集，则称C C部分依赖于部分依赖于ABAB。否则，称否则，称 为为C C完全依赖于完全依赖于ABAB。 AB-C AB-C，A-C A-C 则则 AB-CAB-C 例如例如: :（学号，课程号）（学号，课程号）-成绩成绩 （完全依赖）（完全依赖） （学号，课程号）（学号，课程号）-姓名（部分依赖）姓名（部分依赖） 4.1E-R图向关系模型的转换 30 第二范式例：第二范式

23、例：第一范式转为第二范式 材料编号材料编号 材料名称材料名称 规格规格 供应商名称供应商名称 供应商地址供应商地址 价格价格 库存量库存量 库存占用资金库存占用资金 材料材料 供应商供应商 库存的关系如下：库存的关系如下： 材料名称、规格、供应商地址不完全依赖于关键字，不是材料名称、规格、供应商地址不完全依赖于关键字，不是2NF 4.1E-R图向关系模型的转换 31 第二范式例：第二范式例：第一范式转为第二范式 分解成三个分解成三个2NF的数据结构的数据结构 材料编号材料编号* 供应商名称供应商名称* 价格价格 库存量库存量 库存占用资金库存占用资金 材料编号材料编号* 材料名称材料名称 规格规格 供应商名称供应商名称* 供应商地址供应商地址 1. 材料库存材料库存2. 材料规格材料规格 3. 供应商供应商 4.1E-R图向关系模型的转换 32 第三范式第三范式 如果一个数据结构中任何一个非关键字数