数据库设计与ER模型综述

1、第二章 数据库设计和ER模型1本章教学学概要教学目的的:本章总的的要求是是了解和和掌握数数据库应应用系统统设计过过程.首首先要掌掌握ER模型和和关系模模型的基基本概念念,然后后掌握要要领设计计中ER模型的的设计方方法,逻逻辑设计计中ER模型向向关系模模型转换换的方法法.本章的实实用性很很强,同同学们应应熟悉掌掌握若干干ER模模型实例例,学完完以后应应具有设设计数据据库结构构的能力力.2本章教学学概要教学重点点:ER模模型的基基本概念念,联系系的设计计,关系系模型的的三类完完整性规规则,ER图转转换成关关系模式式的算法法.教学难点点:采用用ER模模型的概概念设计计步骤.采用ER模型型的逻辑辑设计

2、步步骤.教学时数数:6学时时3本章知识识结构2.1数数据库库系统生生存期2.2ER模模型的基基本概念念2.3关关系模模型的基基本概念念2.4ER模模型到关关系模型型的转换换2.5ER模模型实例例分析2.6增增强的的ER模模型42.1数数据库库系统生生存期定义2.1我我们把数数据库应应用系统统人开始始规划、设计、实现、维护到到最后被被新的系系统取代代而停止止使用的的整个期期间，称称为数据据库系统统生存期期.数据库系系统生存存期可以以划分为为以下七七个阶段段：1、规划划阶段2、需需求分分析阶段段3、概念念设计阶阶段4、逻辑设设计阶段段5、物理理设计阶阶段6、数据库库实现阶阶段7、数据据库的运运行与

3、维维护阶段段5一、规规划阶段段规划阶段段分以下下三个步步骤：1、系统统调查2、可行行性分析析3、确定定数据库库系统的的总目标标6二、需求求分析阶阶段这一阶段段是计算算机人员员和用户户共同收收集数据据库所需需要的信信息内容容和用户户的处理理需求，并以需需求分析析说明书书的形式式确定下下来。需求分析析的工作作主要由由以下四四步组成成：1、分析析用户活活动，产产生业务务流程图2、确定定系统范范围，产产生系统统关联图3、分析析用户活活动涉及及的数据据，产生生数据流图图4、分析析系统数数据，产产生数据字典典7三、概念念设计阶阶段概念设计计的目标标是产生生反映用用户单位位信息需需求的数数据库要要领结构构，

4、即概概念模型型，其是是独立于于计算机机硬件结结构，独独立于支支持数据据库的DBMS概念设计计的主要要步骤：1、进行行数据抽抽象，设设计局部部的概念念模型2、将局局部概念念模型综综合成全全局的概概念模型型3、评审审8四、逻辑辑设计阶阶段逻辑设计计的主要要目的：把概念念设计阶阶段设计计的概念念模型转转换成与与选用的的具体机机器上的的DBMS所支支持的数数据模型型相符合合的逻辑辑结构。一般是是关系模模型。逻辑设计计的主要要步骤有有五步：1、把概概念模型型转换成成逻辑模模型2、设计计外模型型3、设计计应用程程序与数数据库的的接口4、评价价模型5、修修正模型型9五、物理理设计阶阶段六、数据据库的实实现七

5、、数据据库的运运行与维维护102.2ER模型的的基本概概念ER模型型又称为为实体联联系模型型一、ER模型的的基本元元素定义2.2实实体、实体集集、实体体类型的的定义。实体：是是客观存存在的事事物实体集：是指同同一类实实体构成成的集合合。实体类型型：是对对实体集集中实体体的定义义。一般情况况下，将将实体、实体集集、实体体类型统统称为实实体。11一、ER模型的的基本元元素定义2.3联联系、联系集集、联系系类型的的定义联系：表表示一个个或多个个实体之之间的关关联关系系联系集：是指同同一类联联系构成成的集合合联系类型型：是对对联系集集中联系系的定义义定义2.4实实体的某某一特性性称为属属性。在在一个实

6、实体中，能惟一一标识实实体的属属性或属属性集称称为“实实体村识识符”值域：属属性的取取值范围围12二、属性性的分类类1、简单单属性和和复合属属性2、单值值属性和和多值属属性多值属性性用双椭椭圆表示示在设计ER模型型时，需需将多值值属性进进行变换换成若干干个单值值属性来来代替。3、存储储属性和和派生属属性派生属性性用虚线线椭圆表表示4、允许许空值的的属性13三、联系系的设计计1、联系系的元数数定义2.5一一个联系系所涉及及到的实实体集个个数,称称为该联联系的元元数或度度数。2、联系系类型的的约束有两类约约束：基基数约束束与参与与约束定义2.6基基数约束束：实体体集E1和E2之间有有二元联联系，则

7、则参与一一个联系系中的实实体数目目称为映映射基数数。14定义属性性定义属性性的原则则：1）属性性是不可可再分解解的语义义单位。2）属性性一般只只和实体体产生联联系，用用无向边边表示.如果存存在多对对多的联联系，则则联系也也应该具具有联系系的实体体的结果果属性。3）不同同实体间间的属性性是不能能直接产产生联系系的。15实体之间间的联系系如下：(1)一一个仓库库可以存存放多种种零件，一种零零件可以以存放在在多个仓仓库中。仓库和和零件具具有多对对多的联联系。用用库存量量来表示示某种零零件在某某个仓库库中的数数量。(2)一一个仓库库有多个个职工当当仓库保保管员，一个职职工只能能在一个个仓库工工作，仓仓

8、库和职职工之间间是一对对多的联联系。职职工实体体型中具具有一对对多的联联系(3)职职工之间间具有领领导-被被领导关关系。即即仓库主主任领导导若干保保管员。(4)供供应商、项目和和零件三三者之间间具有多多对多的的联系一个实例例1617习题：学校中有有若干系系，每个个系有若若干班级级和教研研室，每每个教研研室有若若干教员员，每个个班有若若干学生生，每个个学生选选修若干干课程，每门课课可由若若干学生生选修。请用E-R图画出此此学校的的概念模模型。181某医医院病房房计算机机管理中中需要如如下信息息科室：科名，科地址址，科电电话，医医生姓名名病房：病房号号，床位位号，所所属科室室名医生：姓名，职称，所

9、属科科室名，年龄，工作证证号病人：病历号号，姓名名，性别别，诊断断，主管管医生，病房号号其中，一个科科室有多多个病房房、多个个医生，一个病病房只能能属于一一个科室室，一个个医生只只属于一一个科室室，但可可负责多多个病人人的诊治治，一个个病人的的主管医医生只有有一个。完成如下下设计：（1）设设计该计计算机管管理系统统的ER图；19四、ER模型型在概念念设计中中的步骤骤步骤分分为三步步：首先设计计局部ER模型型把各个局局部ER模型综综合成一一个全局局ER模模型对全局ER模型型进行优优化1、设计计局部ER模型型（局部部概念结结构）确定局部部结构范范围定义实体体定义联系系分配属性性20四、ER模型型在

10、概念念设计中中的步骤骤2、设计计全局ER模型型（1）确确定公共共实体类类型（2）合合并局部部ER模模型（3）消消除冲突突属性冲突突结结构冲冲突命命名冲突突3、全局局ER模模型的优优化（1）、合并实实体类型型（2）、消除冗冗余属性性（3）、消除冗冗余联系系21讲解P50页书书上例子子。222.3关关系模模型的基基本概念念一、关系系模型的的基本术术语定义2.8用用二维表表格表示示实体集集，用关关键码表表示实体体之间联联系的数数据模型型称为关关系模型型。学号姓名年龄性别籍贯S1张三20男四川S2李四21女重庆S3王五20男重庆属性关系模式式元组或关关系实例例属性值23关系中的的属性个个数称为为“元数

11、数”,元元组个数数称为“基数”在实际使使用中，有以下下几种关关键码：超键：在在关系中中参惟一一标识元元组的属属性集称称为关系系模式的的超键。候选键：不含有有多余属属性的超超键称为为候选键键。主键：用用户选作作元组标标识的候候选键称称为主键键。外键：如如查模式式R中属属性K是是其他模模式的主主键，那那么K在在模式R中称为为外键。242.3关关系模模型的基基本概念念二、关系系的定义义和性质质定义2.9关关系是一一个属性性数目相相同的元元组的集集合关系的性性质：关系中每每个属性性值都是是不可再再分的。关系中不不允许出出现重复复元组。由于关系系是一个个集合，因此不不考虑元元组间的的顺序，即没有有行序。

12、元组中的的属性在在理论上上也是无无序的。252.3关关系模模型的基基本概念念三、三类类完整性性规则（）1、实体体完整性性规则要求关系系中元组组在组成成主键的的属性上上不能有有空值2、参照照完整性性规则定义2.10实质是不不允许引引用不存存在的实实体（举举例说说明）3、用户户定义的的完整性性规则26学号姓名系别号101张三Cs102李四Xs103王五系别号系名称系主任Cs计算机系张富Ms机电系黄义培XS工商系徐继义系别表xb学生表st这里xb表中的的系别号号是主键键。St表中的的系别号号是外键键。Xb表称为为被参照照关系，st表表称为依依赖关系系，st中系别别号的取取值或者者为空，或者等等于参照

13、照关系xb表中中系别号号的值。272.4ER模模型到关关系模型型的转换换只介绍向向关系数数据模型型的转换换转换内容容转换原则则28E-R图图向数据据模型的的转换（续）转换内容容E-R图图由实体体、实体体的属性性和实体体之间的的联系三三个要素素组成关系模型型的逻辑辑结构是是一组关关系模式式的集合合将E-R图转换换为关系系模型：将实体体、实体体的属性性和实体体之间的的联系转转化为关关系模式式。29E-R图图向关系系模型的的转换（续）转换原则则 一个个实体型型转换为为一个关关系模式式。关系的属属性：实体型型的属性性关系的码码：实体型型的码例，学生生实体可可以转换换为如下下关系模模式：学生（学号，姓名

14、，出生日日期，所所在系，年级，平平均成绩绩）性别、宿宿舍、班班级、档档案材料料、教师师、课程程、教室室、教科科书都分分别转换换为一个个关系模模式。30E-R图图向关系系模型的的转换（续）一个m:n联系系转换为为一个关关系模式式。关系的属属性：与该联联系相连连的各实实体的码码以及联联系本身身的属性性关系的码码：各实体体码的组组合例，“选选修”联联系是一一个m:n联系系，可以以将它转转换为如如下关系系模式，其中学学号与课课程号为为关系的的组合码码：选修（学号，课程号，成绩）31E-R图图向关系系模型的的转换（续） 一个个1:n联系可可以转换换为一个个独立的的关系模模式，也也可以与与n端对对应的关关

15、系模式式合并。1)转转换为一一个独立立的关系系模式关系的属属性：与该联联系相连连的各实实体的码码以及联联系本身身的属性性关系的码码：n端实实体的码码32E-R图图向关系系模型的的转换（续）2)与与n端对对应的关关系模式式合并合并后关关系的属属性：在n端端关系中中加入1端关系系的码和和联系本本身的属属性合并后关关系的码码：不变可以减少少系统中中的关系系个数，一般情情况下更更倾向于于采用这这种方法法33E-R图图向关系系模型的的转换（续）例，“组组成”联联系为1:n联联系。将其转换换为关系系模式的的两种方方法：1)使其其成为一一个独立立的关系系模式：组成（学号，班级号号）2)将其其学生关关系模式式

16、合并：学生（学号，姓名，出生日日期，所所在系，年级，班级号，平均成成绩）34E-R图图向关系系模型的的转换（续） 一个个1:1联系可可以转换换为一个个独立的的关系模模式，也也可以与与任意一一端对应应的关系系模式合合并。1)转转换为一一个独立立的关系系模式关系的属属性：与该联联系相连连的各实实体的码码以及联联系本身身的属性性关系的候候选码：每个实实体的码码均是该该关系的的候选码码35E-R图图向关系系模型的的转换（续） 一个个1:1联系可可以转换换为一个个独立的的关系模模式，也也可以与与任意一一端对应应的关系系模式合合并。2)与与某一端端对应的的关系模模式合并并合并后关关系的属属性：加入对对应关系系的码和和联系本本身的属属性合并后关关系的码码：不变36E-R图图向关系系模型的的转换（续） 三个个或三个个以上实实体间的的一个多多元联系系转换为为一个关关系模式式。关系的属属性：与该多多元联系系相连的的各实体体的码以以及联系系本身的的属性关系的码码：各实体体码的组组合例，“讲讲授”联联系是一一个三元元联系，可以将将它转换换为如下下关系模模式，其其中课程程号、职职工号和和书号为为关系的的组合码码：讲授（课程号，职工号号，书号号）37E-R图图向关系系模型的的转换（续） 同一一实体集集的实体体间的联联系，即即自联系系，也可可按上述述1:1、1:n和m:n三三种情