数据库设计原理介绍

1、数据库设计原理介绍技术创新，变革未来朱蕾蕾2800王 伟4900于佳佳61200姓 名级 别工 资分组讨论有什么问题朱蕾蕾21700王 伟42800于佳佳638504900510006120071300姓 名级 别级 别工 资81400分组讨论有什么问题朱蕾蕾王老师英 语朱蕾蕾李老师数 学于佳佳王老师数 学于佳佳王老师计算机王 伟陈老师英 语学 生教 师课 程王 伟李老师英 语分组讨论为什么会这样学 生教 师学 生课 程朱蕾蕾王老师王老师英 语朱蕾蕾英 语朱蕾蕾李老师李老师数 学朱蕾蕾数 学于佳佳王老师王老师数 学于佳佳数 学王 伟陈老师王老师计算机于佳佳计算机陈老师英 语教 师课 程王 伟李

2、老师王 伟英 语李老师英 语分组讨论为什么会这样朱蕾蕾王老师英 语 * 朱蕾蕾王老师数 学 * 朱蕾蕾李老师英 语朱蕾蕾李老师数 学于佳佳王老师数 学于佳佳王老师计算机王 伟陈老师英 语学 生教 师课 程王 伟李老师英 语分组讨论为什么会这样第2章 数据库设计原理2.1 为什么要数据库设计 2.2 数据库概念设计2.3 数据库设计的框架 2.4 数据库的等价性 2.5 其他问题 1）现实数据表格的转换 2.1为什么要数据库设计学 号姓 名班 级课 名成绩学分学时学 号姓 名班 级学 号课 名成绩课 名学分学时哪个数据库设计更好呢？1）现实数据表格的转换 2.1为什么要数据库设计 例2.1 某厂

3、有4000名职工，有8级工资标准，工资额也相应分为8个等级，即一个人的工资级别就决定了他的工资额 朱蕾蕾2800王 伟4900于佳佳61200姓 名级 别工 资2.1为什么要数据库设计2）数据操作异常修改异常：例如有一个修改要求为：“朱丽涨了一级工资”，则操作员必须修改“级别”和“工资”两个属性值。若操作员只修改了“级别”而未修改“工资”，就会出现3级工只拿2级工资的异常现象；若操作员本人不知道3级工的工资，并且数据库中当前也没有一个人是3级工，则他就无法完成这一修改。这些称为修改异常。插入异常：例如要插入“李明，5级”这样一条记录，若当前库中无5级工资的人员记录，就不知道5级工的工资额，从而

4、不能完成这一插入要求；另外，当库中某个级别（如：5级）没有职工时，则“5级的工资额为1000元”这样的信息就不能插入。这些称为插入异常。删除异常：设当前库中只有朱丽一人是2级工，这时如果要完成删除要求“朱丽调走了”，就会丢失“2级，800元”这一信息。这称为删除异常。 2.1为什么要数据库设计2）数据操作异常朱蕾蕾21700王 伟42800于佳佳638504900510006120071300姓 名级 别级 别工 资81400不再有数据操作异常!2.1为什么要数据库设计2）数据操作异常朱蕾蕾21700王 伟42800于佳佳638504900510006120071300姓 名级 别级 别工 资

5、81400不再有数据操作异常!分别代表什么含义？2.1为什么要数据库设计3）关系表的意义学 号姓 名班 级课 名成绩学分学时学 号姓 名班 级学 号课 名成绩课 名学分学时分别代表什么含义？2.1为什么要数据库设计3）关系表的意义朱蕾蕾王老师英 语朱蕾蕾李老师数 学于佳佳王老师数 学于佳佳王老师计算机王 伟陈老师英 语学 生教 师课 程王 伟李老师英 语4）运行在错误数据库上的系统2.1为什么要数据库设计学 生教 师学 生课 程朱蕾蕾王老师王老师英 语朱蕾蕾英 语朱蕾蕾李老师李老师数 学朱蕾蕾数 学于佳佳王老师王老师数 学于佳佳数 学王 伟陈老师王老师计算机于佳佳计算机陈老师英 语教 师课 程

6、王 伟李老师王 伟英 语李老师英 语4）运行在错误数据库上的系统2.1为什么要数据库设计朱蕾蕾王老师英 语 * 朱蕾蕾王老师数 学 * 朱蕾蕾李老师英 语朱蕾蕾李老师数 学于佳佳王老师数 学于佳佳王老师计算机王 伟陈老师英 语学 生教 师课 程王 伟李老师英 语4）运行在错误数据库上的系统2.1为什么要数据库设计 持久化UML对象的持久化XML数据的持久化其他数据的持久化5）持久化2.1为什么要数据库设计2.2 概念设计应用系统所需要处理的数据对象概念模式逻辑模式（模式）外模式A外模式B内模式转换映射映射数据库设计的工作内容2.2 概念设计没有概念设计的的情形其他数据模型只能考虑有限的数据结构

7、类型不得不考虑对记录的存取路径不得不考虑如何有效地检索与更新用户不能理解没有概念设计就会有如下难点2.2 概念设计2.2 概念设计有概念设计的的情形其他数据模型2.2概念设计数据建模: ER模型 ER模型是P.P.Chen于1976年提出的，是用ER图来表示未来系统所用到的数据和数据之间的联系。ER图的基本元素是实体、联系和属性，ER模型是一种数据模型，由于它是现实世界数据在信息世界概念上的反映，不涉及具体的DBMS或计算机世界，所以又称ER模型为概念模型。 2.2概念设计讲翻译懂的数据建模: 语义对象模型语义对象也是指应用体中客观存在的事物，但语义对象还考虑了用户数据的语义。 数据建模: U

8、ML模型一种面向对象的软件开发模型,要考虑对象的持久化数据建模: XML模型一门新兴的面向Internet应用的标记语言，如果没有合适的XML数据库系统,就要考虑XML数据的持久化2.2概念设计完备性问题 没有模型能够完全表达现实数据世界;正确性(或等价性)问题 不能确定一个概念模型是否正确表达了一个给定的现实数据集;概念建模的局限性2.2 概念设计的必要性 2.3 数据库设计的框架 建立一个冗余少、易维护、便于使用的数据库。易维护包括无各种操作异常现象发生，并且数据库的安全性、一致性、完整性也有保障；便于使用除了指用起来方便以外还包括具有较高的存取效率。1）数据库设计的主要目标2.3 数据库

9、设计的框架 规划阶段 可行性、必要性需求分析阶段 收集信息需求和操作需求概念设计阶段 概念模型逻辑设计阶段 逻辑模型(关系模式、规范化、外模式)物理设计阶段 数据库存储结构、索引、存取路径等(内模式)实现阶段运行维护阶段2）数据库生命周期信息需求：定义未来系统所用到的所有信息。它描述了数据之间本质上、概念上的联系，包括数据之间的相互依赖和数据的各种约束等。操作需求：定义未来系统所用到的数据处理操作、包括操作执行的频率、时间、操作与数据的联系。2.3 数据库设计的框架 2）数据库生命周期2.3 数据库设计的框架 3）数据库设计的框架2.3 数据库设计的框架 4） 运用的方法ER方法语义对象方法规

10、范化方法(消除数据依赖-操作异常-数据冗余-数据间联系模式分解)转换与映射(持久化)2.4 数据库的等价性1）等价的意义一个数据库可能是错的：数据库中的数据和现实数据不等价但因为概念建模阶段不能保证完备性和正确性，数据等价是没有保证的所以，我们希望的是在数据库设计阶段不要放大这种错误2.4 数据库的等价性数据等价是一种需求数据库等价是这种需求的具体表现数据模式等价是数据库等价的实现方式1）等价的意义一个数据库设计方法的各个阶段产生的数据模式等价，则这个数据库设计方法才是好的2.4 数据库的等价性2）等价性的定义-数据库变换数据库2数据库1（）= 一个关系数据库是的有限集，其中，r= r1( X

11、1 )，r2 (X2) ， rn(Xn)；U = X1 X2Xn ；F是约束的集合 C1，C2，Cn 。设S1 和S2是两个数据库，一个数据库变换是S1 到S2的一个映射，由于数据库有两部分，所以该映射也有两部分。：r和c（）= r（）, c（）2.4 数据库的等价性2）等价性的定义-数据库变换2.4 数据库的等价性2）等价性的定义-数据库等价数据库2数据库1（）= （）= 两个数据库DB和DB是等价的当且仅当存在完全映射和，满足：将DB的一致数据库状态映射到DB的一致数据库状态；将DB的一致数据库状态映射到DB的一致数据库状态。 ( (DB ) ) = DB并且 ( (DB ) ) = DB

12、。对任何DB的数据库状态，保持了DB的属性值；对任何DB的数据库状态，保持了DB的属性值2.4 数据库的等价性2）等价性的定义-数据库等价2.4 数据库的等价性设RS和RS是两个数据模式， DB和DB 是在RS和RS定义下建立的任意数据库。如果DB和DB是等价的，那么就称RS和RS是等价的。 2）等价性的定义-模式等价2.4 数据库的等价性3）等价性的实现目前只能是关系数据库（良好的理论基础）关系数据库变换关系模式分解模式规范化方法保持函数依赖和无损连接性2.4 数据库的等价性4）对象持久化的等价性 数据属性方法属性伴随属性（键）2.4 数据库的等价性5）不可能保证等价性的方面 其他环节还没有

13、办法保证其他类型的数据库还没有办法保证这是数据库设计理论的问题也是软件开发的问题 2.5 其他问题数据库保护数据库备份与恢复完整性并发控制、触发器、事务安全性（用户标识、授权、数据分级）建立私有数据库操作错误恶意访问自然灾害2.5 其他问题数据库性能规范化与性能的矛盾操作需求的作用视图与视图更新报表与数据展现日志与数据库数据库性能调优2.5 其他问题遗留数据库越来越多的遗留数据库遗留数据库有很多数据都要继续使用没有文档,可以考虑逆向工程数据抽取遗留数据库不是数据库备份遗留数据库重建的代价2.5 其他问题数据字典通过名字能方便地查阅概念或术语定义。能单独描述每个概念。定义的书写方法简单方便而且严格。容易更新和修改。所有内容是当前的。 对于同样的概念，不同的用户使用了不同的名字。一个分析员在不同时期对同一个概念使用了不同的名字。两个分析员对同一个概念使用了不同的名字。2.5 其他问题数据字典除了本章的五种需要数据库设计的原因之外，还有那些原因?概念设计就是对现实数据世界的建模。能否设计一种建模文本（TEXT）数据的建模方法？允许做出一些限制，使该建模方法具有完备性和正确性。各种概念设计方法能够相互转换吗？如果不能，那么分析它们之间的表达能力，如果