第二章数据库设计和ER模型

第二章数据库设计和ER模型本章教学概要教学目的:本章总的要求是了解和掌握数据库应用系统设计过程.首先要掌握ER模型和关系模型的基本概念,然后掌握要领设计中ER模型的设计方法,逻辑设计中ER模型向关系模型转换的方法.本章的实用性很强,同学们应熟悉掌握若干ER模型实例,学完以后应具有设计数据库结构的能力.本章教学概要教学重点:ER模型的基本概念,联系的设计,关系模型的三类完整性规则,ER图转换成关系模式的算法.教学难点:采用ER模型的概念设计步骤.采用ER模型的逻辑设计步骤.教学时数:10学时本章知识结构2.1数据库系统生存期2.2ER模型的基本概念2.3关系模型的基本概念2.4ER模型到关系模型的转换2.5ER模型实例分析2.6增强的ER模型2.1数据库系统生存期定义2.1我们把数据库应用系统开始规划、设计、实现、维护到最后被新的系统取代而停止使用的整个期间，称为数据库系统生存期.数据库系统生存期可以划分为以下七个阶段：1、规划阶段2、需求分析阶段3、概念设计阶段4、逻辑设计阶段5、物理设计阶段6、数据库实现阶段7、数据库的运行与维护阶段现实世界数据分析用户业务活动分析概念设计功能模型逻辑设计事务设计物理设计程序说明子模式设计应用程序设计加载试验数据程序编码调试性能考核满意?是否加载数据库运行和维护数据库设计的全过程一、规划阶段规划阶段分以下三个步骤：1、系统调查2、可行性分析3、确定数据库系统的总目标二、需求分析阶段这一阶段是计算机人员和用户共同收集数据库所需要的信息内容和用户的处理需求，并以需求分析说明书的形式确定下来。需求分析的工作主要由以下四步组成：1、分析用户活动，产生业务流程图2、确定系统范围，产生系统关联图3、分析用户活动涉及的数据，产生数据流图4、分析系统数据，产生数据字典三、概念设计阶段概念设计的目标是产生反映用户单位信息需求的数据库要领结构，即概念模型，其是独立于计算机硬件结构，独立于支持数据库的DBMS概念设计的主要步骤：1、进行数据抽象，设计局部的概念模型2、将局部概念模型综合成全局的概念模型3、评审四、逻辑设计阶段逻辑设计的主要目的：把概念设计阶段设计的概念模型转换成与选用的具体机器上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构。一般是关系模型。逻辑设计的主要步骤有五步：1、把概念模型转换成逻辑模型2、设计外模型3、设计应用程序与数据库的接口4、评价模型5、修正模型五、物理设计阶段六、数据库的实现七、数据库的运行与维护2.2ER模型的基本概念ER模型又称为实体联系模型一、ER模型的基本元素定义2.2实体、实体集、实体类型的定义。实体：是客观存在的事物实体集：是指同一类实体构成的集合。实体类型：是对实体集中实体的定义。一般情况下，将实体、实体集、实体类型统称为实体。一、ER模型的基本元素定义2.3联系、联系集、联系类型的定义联系：表示一个或多个实体之间的关联关系联系集：是指同一类联系构成的集合联系类型：是对联系集中联系的定义定义2.4实体的某一特性称为属性。在一个实体中，能惟一标识实体的属性或属性集称为“实体标识符”值域：属性的取值范围二、属性的分类1、简单属性和复合属性邮政编码省(市)名区名街道地址路名门牌号码地址属性的层次结构图2、单值属性和多值属性多值属性用双椭圆表示零件零件编码零件名供应商规格进货价格销售价格将多车值属挠性变童换为杜单值飘属性懒的方输法1在设杠计ER模型厚时，色需将遮多值怒属性哪进行饮变换蹦成若义干个航单值特属性每来代钞替。零件零件勾编码零件蚊名供应帝商规格进货唯价格批发宾价格零售吴价格将原渠来的体多值卵属性栽用一摔个新预的实性体类田型表窝示零件售货猾价格零件壶编码零件泊名供应更商规格进货烟价格销售企性质存在销售咸价格1N3、存踏储属芳性和踪蝶派生嫁属性派生检属性梨用虚木线椭覆圆表集示职工4、允易许空典值的称属性工号姓名基本扭工资奖金房租实发眨工资派生惩属性松的表浓示三、疫联系真的设掏计1、联稼系的全元数定义2.愚5一个豆联系呀所涉安及到遭的实轮体集像个数,称为京该联胳系的露元数敌或度萍数。2、联哥系类健型的刷约束有两耍类约予束：侨基数辜约束疤与参偏与约乡丰束定义2.孟6基数旺约束锄：实江体集E1和E2之间设有二垒元联牢系，优则参缴与一细个联合系中田的实忘体数忆目称坚为映品射基惑数。例:下面灿对二包元联私系的1:厘1,绞1:况N,捷M:仆N三种贡情况,分别柏举例脊说明学校校长校名地址电话姓名性别年龄职称任职任职迎年月11一对责一的认联系系名系教师聘用系号电话聘期工号姓名性别年龄一对多联系学生课程选课学号姓名年龄成绩课程皆号课程泉名老师翼名多对插多联抬系MN单个路实体中集内唉各实汗体间农的联阀系p4廉1一对菜多联副系实例职工启实体乞集内纪部具荒有领公导与暖被领体导的掏联系,某一堆职工捎（干秀部）报“领盛导”堤若干鞋名职晴工,一个枯职工难仅被座另外文一个叫职工它直接他领导,这是膝一对刑多的此联系.一对退一联皆系多对伤多联四系实体型1联系名mn同一实体型内部的m:n联系例：午实体驴间的把多种梢联系紧实膨体集哭内部咳的联管系职工工程参加负责mn1n零部件职工装配领导mn1n实际门上，棋一对胸一联集系是造一对角多联厕系的浑特例膨，而扭一对令多联狡系又兔是多歼对多励联系杏的特速例。单个招实体颂集内宣各实算体间丽的联拢系（替示例贡）三、烘联系浑的设膏计2、联谋系类弱型的允约束碍（续柿）参与禽约束蒸：定似义2.迎7如果都实体皇集E中的浮每个魄实体辰都参与与联启系集R的至羡少一眠个联厅系中底，我芹们称梯实体乌集E“完全定参与胖”联拾系集R。如利果实北体集E中只典有部烟分实置体参栗与联辩系集R的联突系中充，我别们称偏实体奇集E“部分奔参与农”联仿系集R。在ER图表翁示时胆，完瓶全参弊与用肥双线蛮边表恨示，把部分攻参与齿用单刃线表逮表示尊。(一般士情况外下，斗为了轿简化芒，很迅少在ER图上傲考虑委参与随约束惠，联蜜系全芝部用连单线贺边表猛示)举例鹅讲解见书p4文1页.四、ER模型腐在概毙念设视计中亲的步慌骤步骤罗分欢为三拼步：首先搭设计娃局部ER模型把各徒个局狂部ER模型短综合奏成一艺个全赵局ER模型对全府局ER模型庭进行絮优化1、设笨计局狐部ER模型洗（局讽部概婚念结哑构）确定杀局部坏结构屋范围定义焰实体定义垒联系分配王属性四、ER模型般在概场念设活计中虹的步址骤2、设访计全当局ER模型（1）确松定公弟共实可体类满型（2）合症并局莫部ER模型（3）消觉除冲振突属性黄冲突单结只构冲桥突杰命芝名冲俊突3、全孤局ER模型碎的优渴化（1）、饿合并炼实体智类型闸（2）、敬消除娱冗余舍属性（3）、继消除止冗余棒联系集成胃视图集成绒视图佩一般封采取踩逐步决累积贤的方尽式，巧首先怪集成场比较裤关键拢的两滥个局羽部E-邮R图，魔然后殿逐步秃将新钱的视狼图集屡成进象来。榴一般扩按以备下过畜程完畏成。合并:消除钩冲突修改皱重构,消除晃不必忘要的屿冗余分ER图基本ER图初步ER图分析规范塌化理妖论逻辑狐结构直设计2.钻3关系毛模型梦的基勺本概祝念一、分关系瓣模型胖的基爬本术理语定义2.劲8用二公维表吉格表妈示实欠体集摩，用捕关键滚码表典示实仿体之捏间联连系的姐数据织模型留称为旱关系吹模型任。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男重庆属性关系漆模式元组蓬或关乐系实踢例属性暗值关系悄中的庆属性悬个数柔称为逃“元蔬数”,元组衫个数虚称为秋“基绞数”在实译际使灵用中券，有害以下储几种另关键依码：超键耕：在斤关系阵中参庆惟一鹿标识垦元组坐的属滩性集孝称为龙关系盗模式饲的超超键。候选借键：息不含嫌有多疲余属底性的储超键约称为谣候选败键。主键谊：用稻户选视作元罩组标益识的诵候选挤键称捐为主嘴键。外键仅：如堪查模惑式R中属绣性K是其眠他模白式的略主键齿，那尘么K在模宵式R中称营为外旁键。2.街3关系部模型竖的基都本概笼念二、呀关系畜的定受义和秘性质定义2.堤9关系答是一疑个属杏性数伪目相艇同的哥元组段的集谱合关系猾的性叔质：关系坡中每惧个属永性值绣都是蝇不可狐再分促的。关系候中不堤允许牢出现严重复植元组群。由于良关系弃是一阳个集斑合，水因此总不考衡虑元大组间铅的顺食序，好即没茂有行急序。元组缸中的甩属性砌在理深论上爬也是鹿无序粉的。2.胖3关系裳模型斯的基匆本概华念三、杂三类螺完整际性规骗则（阻重点棋掌握映）1、实贝体完税整性杠规则要求铃关系渠中元怎组在怖组成餐主键认的属飘性上核不能蛋有空灵值2、参刻照完迅整性萍规则定义2.摔10实质萝是不俩允许坛引用获不存伞在的蹄实体中（由举例记说明宵）3、用窝户定枣义的渣完整裳性规曾则学号姓名系别号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工商系徐继义系别局表xb学生饲表st这里xb表中娘的系再别号裹是主部键。St表中序的系竿别号芳是外膛键。Xb表称佳为参方照关公系，st表称孩为依荡赖关尚系，st中系衬别号讯的取膝值或布者主叨空，讽或者峰等于育参照爽关系xb表中赤系别陕号的崇值。E-厚R图向罗关系聚模型核的转蛮换转换壁原则⒈一个侮实体刊型转晶换为伍一个慢关系威模式亿。关系余的属书性：实多体型斤的属授性关系航的码：实法体型搁的码学生

学号出生日期年级所在系平均成绩姓名学生恒实体ER图：转换洞为如间下关谦系模废式：学生贝（学号，姓育名，鼻出生房诚日期拥，所院在系上，年差级，贯平均欲成绩沿）E-不R图向抛关系庙模型围的转蒸换（挑续）⒉一个m:豪n联系涝转换叠为一俘个关脑系模羞式。(1倍)若实眯体间挖联系俭是1:予1,可以蒸在两笋个实奔体类藏型转罚换成呼的两呼个关铜系模也式中遣任意在一个窄关系租模式广的属棉性中秩加入兔一个蛋关系健模式禁的键(作为贴外键)和联摄系类干型的暗属性乒。例:下面庄对二赞元联星系1:惯1的图学校校长校名地址电话姓名性别年龄职称任职任职年月11一对一的联系转换端成关幼系模孕式：闸学每校（校名，地满址，仰电话摄）校长大（姓名，性粱别，米年龄寄，职酒称，校名，任酒职年阀月)(2醉)一个1:蹦n联系赴可以境转换商为一豆个独漫立的叠关系肠模式倦，也菊可以辱与n端对灵应的晌关系脚模式调合并冷。系名系教师聘用系号电话聘期工号姓名性别年龄一对话多联是系1N转换导成关随系模伟式：贸系（系号，系掉名，号电话所）教师学（工号，姓栏名，叶性别溜，年挽龄，系号，聘芬期）(3感)若实壤体间汉联系情是M:倡N则将茧联系糕类型象也转刊换成茶关系待模式绪，其放属性劫为两背端实液体类台型的显键（液作为钉外键枯）加柏上联竞系类脖型的抵属性背，而唱键为职两端笔实体叠键的浸组合学生课程选课学号姓名年龄成绩课程号课程名老师名多对多联系MN转换棵成关何系模惩式：赢学生杯（学号，姓埋名，偶年龄蛙）课程盈（课程颈号，课页程名盯，老饱师名者）选课元（学号寇，课租程号，成您绩）例2.挪10教学法管理弦的一捞个可奖能设续计的ER图将沉其转演成关阅系模仁式（p5归5）E-继R图向葛关系炸模型谱的转猫换（脸续）⒌三个毫或三摔个以市上实剑体间声的一挺个多例元联母系转悠换为农一个乔关系传模式竿。关系等的属蝴性：与擦该多狭元联达系相写连的凳各实供体的爆码以乔及联考系本眠身的帜属性关系钞的码：各样实体湾码的狮组合例，郊“讲殿授”闷联系裕是一区个三富元联故系，鲁可以技将它迎转换哥为如斩下关照系模河式，决其中笔课程螺号、浊职工念号和乱书号平为关堂系的职组合和码：讲授境（课程掉号，制职工括号，汤书号）E-启R图向链关系拉模型免的转脊换（证续）⒍同一盲实体庙集的登实体右间的脏联系抖，即亦自联液系，轿也可麻按上默述1:赞1、1:盖n和m:雪n三种相情况硬分别蔽处理妈。例，矮如果缠教师稀实体塘集内禁部存您在领左导与量被领拥导的1:勇n自联写系，毛我们景可以创将该唉联系奔与教歼师实夺体合顾并，世这时裤主码浅职工渔号将尼多次榨出现性，但系作用辜不同妈，可购用不善同的丘属性懒名加泳以区牺分：教师狂：｛职工壶号，姓垒名，谎性别们，职粪称，系主庄任｝E-跑R图向凑关系汤模型掀的转靠换（昼续）⒎具有含相同瞧码的景关系泻模式歇可合宾并。目的亮：减冤少系俗统中滥的关锄系个令数。合并谜方法凝：将圣其中拜一个消关系针模式悔的全狭部属真性加雷入到沃另一兰个关终系模惧式中担，然层后去胞掉其甘中的栽同义裙属性族（可果能同浴名也港可能轧