《数据库技术与应用》课件-3.数据库的逻辑结构设计

数据库的逻辑结构设计课程简介2通过本课程的学习，掌握数据库逻辑结构设计的基本任务、关系模型、E-R模型到关系模型的转化、数据模型优化。

主要学习内容：一．逻辑结构设计的基本任务二．关系模型三．E-R模型到关系模型的转化四．数据模型优化五．逻辑结构设计实例逻辑结构设计的基本任务3逻辑结构设计的基本任务就是将概念模型转化为数据模型。通常步骤如下：1）概念模型转化为一般的关系、网状、层次模型（这三种即是重要的数据模型）。2）将转换来的关系、网状、层次模型向指定数据库管理系统支持的数据模型转换。3）对数据模型进行优化（通常采用规范化理论），以提高数据库应用系统的性能。关系模型4关系模型为非格式化的结构，用单一的二维表（关系）的结构表示实体及实体之间的联系。满足一定条件的二维表，称为一个关系。一个关系就是由行和列组成的一张二维表，关系中的行称为元组（或行记录），关系中的列称为属性（或（列）字段）。SQLServer2008是关系型数据库管理系统，其支持关系模型。关系模型51.关系的二维表具有如下特点：1）关系中的每一属性都是原子属性，即属性不可再分2）关系中的每一属性取值都是表示同类信息3）关系中的属性没有先后顺序4）关系中的记录没有先后顺序5）关系中不能有相同的记录关系模型62.关系的描述称为关系模型，通常关系的描述简记为

R（A1，A2，A3，A4，…，An）其中：R：为关系名A1，A2，A3，A4，…，An：均为属性（名）带下划线的A1：表示该属性为主属性(主关键字）E-R模型到关系模型的转化7E-R模型转换为关系模型的任务包括独立实体转化及实体间的联系的转化，其中，实体间的联系转化也是将实体和实体间的联系转化为二维表。E-R模型到关系模型的转化规则如下所示：

独立实体(E)转化：一个独立实体转化为关系，其属性转化关系模型的属性。1：1联系转化为关系模型：只要将两个实体的关系各自增加一个外部属性(外部关键字)。E-R模型到关系模型的转化8

1：n联系转化为关系模型：只需将n方的关系增加一个外部属性(外部关键字)，即对方的主属性（主关键字）。m：n联系转化为关系模型：必须成立一个新的关系模式，类似转化成两个1：n的关系模式。新关系的主属性（主关键字）有双方的主属性（主关键字）联合构成。E-R模型到关系模型的转化91.独立实体转化【例】将所示的用户E-R图，转化为关系模式。E-R模型到关系模型的转化10(1)“用户”实体E-R图，如下图：E-R模型到关系模型的转化11（2）按“一个独立实体转化为一个关系表，其属性转化关系模型的属性”的规则，用户E-R图转化后的关系模式如下所示：用户(用户编号,用户名称,用户密码,用户编码,用户性别,用户电话,用户邮箱,备注,是否使用,总金额,用户类型编号,用户系别编号,用户年级编号)其中“用户”为关系名，（）内的所有内容均为属性，而“用户编号”为主关键字属性。E-R模型到关系模型的转化122.

1：1联系转化为关系模型【例】将所示的总经理与公司的联系的E-R图转化为关系模式。(1)总经理与公司联系的E-R图，如下图：E-R模型到关系模型的转化13（2）按“只要将两个实体的关系各自增加与对方实体关联的一个外部关键字属性”的转化规则，总经理与公司联系的E-R图转化后的关系模式如下所示：总经理（姓名，民族，电话，出生年月，住址，公司名称）公司（公司名称，电话，类型，注册地，姓名）其中“总经理”为关系名,（）内的所有内容均为属性，而（带下划线）“姓名”为主属性(主关键字），（加粗）“公司名称”是新增加的与“公司”关系关联的外部关键字属性。E-R模型到关系模型的转化14其中“公司”为关系名,（）内的所有内容均为属性，而（带下划线）“公司名称”为主属性(主关键字），（加粗）“姓名”是新增加的与“总经理”关系关联的外部关键字属性。E-R模型到关系模型的转化153.1：n联系转化为关系模型【例】将所示的用户与借阅联系的E-R图转化为关系模式。E-R模型到关系模型的转化16(1)用户与借阅联系的E-R图，如下图：E-R模型到关系模型的转化17（2）按“只需将n方的关系增加一个外部关键字属性（即1方的主关键字属性）”的转化规则，用户与借阅联系的E-R图转化后的关系模式如下：1方：用户(用户编号,用户名称,用户密码,用户编码,用户性别,用户电话,用户邮箱,备注,是否使用,总金额,用户类型编号,用户系别编号,用户年级编号)n方：借阅(借阅编号,图书编号,借阅时间,归还时间,用户编号,是否归还,归还天数,罚款金额)E-R模型到关系模型的转化18其中1方“用户”为关系名,“用户编号”为主关键字属性。其中n方“借阅”为关系名,“借阅编号”为主关键字属性，“用户编号”是增加的与“用户”关系关联的外部关键字属性。数据模型优化19数据模型的优化就是对数据库进行适当的修改、调整数据模型的结构，进一步提高数据库的性能，可分为以下几个方面的操作：1、关系模式的分解：是将原关系中冗余的属性分解出来，优化出新关系，解决数据的冗余。2、实施规范化处理在数据库设计过程中数据库结构必须要满足一定的规范化要求，才能确保数据的准确性和可靠性。这些规范化即范式。数据模型优化20（1）第一范式(1NF)关系模式中每个属性是不可再分的数据项，不存在数据的冗余，则该关系满足第一范式。（2）第二范式(2NF)在已满足1NF的前提下，关系中的每个非主关键字属性的数值都依赖于该关系中的主关键字属性，则该关系满足满足第二范式。

数据模型优化21（3）第三范式(3NF)在已满足2NF的前提下，关系中的非主关键字属性的数值不但能唯一地被主关键字属性所标识，而且它们之间还必须相互独立，不存在其他的函数关系，则该关系满足第三范式。数据模型优化223、建立数据完整性约束，以保证数据的完整性和一致性实体完整性：为确保数据库中所有实体的唯一性，不使用完全相同的数据记录。域完整性：要求关系（表）中的列的数据类型、格式和取值范围位于某一个特定的允许范围内。参照完整性：用来维护相关关系