数据库系统及应用（第5版）课件 第5章 逻辑数据模型和物理数据模型

数据库设计的概念和方法1.数据库设计的概念2.

数据库设计的一般步骤主要内容1.数据库设计的概念数据库设计的广义定义是指基于数据库的应用系统或管理信息系统的设计，它包括应用设计和数据库结构设计两部分内容。数据库设计的狭义定义则专指数据库模式或结构的设计。本章只关注“狭义”的数据库设计，即数据模型的设计数据库设计的基本任务数据库设计的基本任务就是根据用户的信息需求，处理需求和数据库的支撑环境（包括DBMS、操作系统、硬件），设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库。早期数据库设计主要采用手工和经验相结合的方法。目前常用的数据库设计工具软件主要有：Sybase公司的PowerDesignerOracle公司的OracleDesigner……2.数据库设计的一般步骤需求分析信息需求处理需求概念模型设计逻辑模型设计物理模型设计需求分析说明书概念结构逻辑结构物理结构DBMS特性硬件和操作系统特性数据库实施数据库运行和维护数据库系统需求分析需求分析阶段要在用户调查的基础上，通过分析，逐步明确用户对数据管理的功能需求、应用需求和安全性需求，是进行数据库应用系统设计的基础。工作内容

调查的重点是“数据”和“处理”，通过调查从中获得每个用户对数据库的如下要求：（1）信息要求：用户将从数据库中获得的信息，确定在数据库中需要存储的数据。（2）处理要求：用户要完成的处理功能，对某种处理功能的响应时间，处理的方式等。（3）安全性和完整性的要求。这一阶段的主要成果是需求分析说明书。概念模型设计概念模型设计阶段是整个数据库设计的关键，此过程是对需求分析的结果进行综合和归纳，产生反映企业各组织信息需求的数据库概念结构，即概念模型。概念模型常用的方法是E-R方法。在第2章将全面介绍概念数据模型的设计。设计工具可以采用SYBASE公司的PowerDesigner完成概念模型设计。逻辑模型设计逻辑模型设计阶段将概念结构设计的结果转换成选定的DBMS所支持的数据模型（如关系模型），并对其进行优化。后面将结合关系数据模型介绍逻辑数据模型的设计，并介绍由概念数据模型到关系数据模型的转换方法。物理模型设计物理模型设计阶段为逻辑结构设计的结果选取一个最适合应用环境的数据库物理结构。这个物理结构依赖于给定的计算机系统，而且与具体选用的DBMS密切相关。物理结构设计常常包括某些操作约束，如响应时间与存储要求等。数据库实施数据库实施阶段是设计人员运用DBMS所提供的数据语言（如SQL）以及数据库开发工具，根据逻辑结构设计和物理结构设计的结果建立数据库，编制应用程序，装入实际数据并试运行。数据库运行和维护数据库运行和维护阶段是指将试运行的数据库应用系统投入正式使用，并在使用过程中不断地进行调整和完善。数据库设计的主要过程现实世界信息世界（E-R图）计算机世界（关系模式）抽象转换构建开发逻辑数据模型设计逻辑数据模型设计逻辑数据模型设计的主要依据是概念数据模型设计的结果。概念数据模型描述了现实世界的数据管理需求，逻辑数据模型设计则要决定用什么方法来实现现实世界的数据管理需求。逻辑数据模型设计关系数据模型逻辑数据模型设计的主要内容确定各个关系模式的主关键字，考虑实体完整性；确定各个关系模式的外部关键字，考虑参照完整性；确定各个关系模式中属性的约束、规则和默认值，考虑域完整性；利用关系规范化理论对关系模式进行优化；考虑特殊的用户定义完整性；根据用户需求设计视图等。把E-R模型转换为关系数据模型如果在概念模型设计阶段已经将多对多联系转换成了一对多联系，则在逻辑模型设计阶段把E-R模型转换为关系模型将非常简单：将每一个实体转换为一个关系模式，使其包含对应实体的全部属性，并根据语义确定关键字（实际在概念模型阶段已经确定）；联系将一对多的联系直接并入n端实体的关系模式，这只需要将“1”端实体的关系模式的主关键字纳入n端实体的关系模式，并作为外部关键字；将一对一联系的两个关系模式合并为一个关系模式；将具有相同关键字的关系模式合并为一个关系模式。例11：1联系——转换一联系与部门实体对应的关系模式合并部门表（部门号，部门名，经理号）主关键字：部门号外部关键字：经理号经理表（经理号，经理名，电话）管理部门经理部门号部门名电话经理名经理号11例11：1联系——转换二联系与经理实体对应的关系模式合并部门表（部门号，部门名）经理表（经理号，部门号，经理名，电话）主关键字：经理号外部关键字：部门号部门经理部门号部门名电话经理名经理号11管理例11：1联系——转换三合并为一个关系模式部门—经理表（部门号，部门名，经理号，经理名，电话）候选关键字（2个）：经理号和部门号主关键字（1个）：部门号部门经理部门号部门名电话经理名经理号11管理例21：n联系联系与职工实体对应的关系模式合并部门表（部门号，部门名）职工表（职工号，部门号，职工名，工资）主关键字：职工号外部关键字：部门号部门职工部门号部门名工资职工名职工号工作1n例3m：n联系联系转换为一个独立的关系模式教师表(教师号，教师名，职称)课程表(课程号，课程名，学分)授课表(教师号，课程号，授课时数)主关键字（1个）：(教师号，课程号)外部关键字（2个）：教师号和课程号教师课程教师号教师名学分课程名课程号授课授课时数职称mn

使用PD自动把E-R模型转换为关系模型比较LDM和CDM的区别？

规范化理论的应用

对关系数据库来说，逻辑数据库设计的结果是一组关系模式，接着要应用关系规范理论对这些关系模式进行规范化处理。主要有：确定每个关系模式中各属性间的数据依赖关系（如函数依赖等）；找出每个关系模式上的最小依赖集；分析每个关系模式是否存在非主属性对关键字的部分函数依赖和传递函数依赖，是否存在主属性对非主属性的函数依赖，是否存在多值依赖等，从而确定每个关系模式是第几范式关系；根据需要将较低范式的关系模式分解成较高范式的关系模式。

反规范化较高的范式都是通过把关系模式分解的更小来实现的，这样在以后查询时就可能需要大量的连接运算，而连接运算的代价是非常高的。提高查询效率最直接的方法就是减少连接运算，那就要降低范式要求。保证完整性与反规范化？设计视图根据概念数据模型生成的逻辑数据模型是面向全局的逻辑数据模型，还应该根据局部应用需求考察哪些对象或数据是面向局部应用的，应该为这些应用设计外部模式或用户模式，在关系数据库中就是设计视图。视图是从关系派生出来的虚拟关系，是关系的部分抽取，它类似于1.4节介绍的外部文件的概念。回顾在概念模型中是如何将局部模型合并为全局模型的？局部概念数据模型（局部E-R图）是设计视图的主要依据之一，因为局部E-R图反映了局部应用的需求。在此明确视图的基本概念，关于视图定义和应用的详细内容参见6.7。物理数据模型设计物理数据模型设计阶段将决定如何去实现现实世界的数据管理。这个阶段的工作和具体的数据库管理系统密切相关。物理数据模型设计由逻辑数据模型生成物理数据模型在基于关系模型的物理数据模型设计中一般涉及如下内容：确定使用的数据库管理系统；定义表；定义关键字；定义或完善视图；定义列；定义域；定义约束规则；定义索引；定义触发器；定义参照联系（外部关键字）；定义扩展属性等。在PowerDesinger中生成物理数据模型在生成物理数据模型时需要指定具体的数据库管理系统，如SQLServer2005/2008或MySQL等。在PowerDesinger中生成物理数据模型在生成物理数据模型时需要指定具体的数据库管理系统，如SQLServer2005/2008或MySQL等。物理数据库设计物理数据库设计的内容是设计数据库的存储结构和物理实现方法。

在物理数据库设计阶段主要包括的内容有：估算数据库的数据存储量安排数据库的存储设计索引设计备份策略创建数据库3334创建数据库35创建数据库36创建数据库37创建数据库38创建数据库39创建数据库40创建数据库41创建数据库42创建数据库建立数据库CREATEDATABASEdatabase_nameON<filespec>[,<filespec>,...][,FILEGROUPfilegroup_name<filespec>[,<filespec>,...]][LOGON<filespec>[,<filespec>,...]]建立数据库CREATEDATABASEdatabase_nameON

<filespec>[,<filespec>,...][,FILEGROUPfilegroup_name<filespec>[,<filespec>,...]][LOGON<filespec>[,<filespec>,...]]建立数据库CREATEDATABASEdatabase_nameON<filespec>[,<filespec>,...][,

FILEGROUPfilegroup_name<filespec>[,<filespec>,...]][LOGON<filespec>[,<filespec>,...]]建立数据库CREATEDATABASEdatabase_nameON<filespec>[,<filespec>,...][,FILEGROUPfilegroup_name<filespec>[,<filespec>,...]][LOGON<filespec>[,<filespec>,...]]<filespec>[PRIMARY](NAME=logical_file_name,FILENAME='os_file_name'[,SIZE=size][,MAXSIZE={max_size|UNLIMITED}][,FILEGROWTH=growth_increment])建立数据库<filespec>[PRIMARY](NAME=logical_file_name,FILENAME='os_file_name'[,SIZE=size][,MAXSIZE={max_size|UNLIMITED}][,FILEGROWTH=growth_increment])建立数据库<filespec>[PRIMARY](NAME=logical_file_name,FILENAME='os_file_name'[,SIZE=size][,MAXSIZE={max_size|UNLIMITED}][,FILEGROWTH=growth_increment])建立数据库<filespec>[PRIMARY](NAME=logical_file_name,FILENAME='os_file_name'[,SIZE=size][,MAXSIZE={max_size|UNLIMITED}][,FILEGROWTH=growth_increment])建立数据库<filespec>[PRIMARY](NAME=logical_file_name,FILENAME='os_file_name'[,SIZE=size][,MAXSIZE={max_size|UNLIMITED}][,FILEGROWTH=growth_increment])建立数据库<filespec>[PRIMARY](NAME=logical_file_name,FILENAME='os_file_name'[,SIZE=size][,MAXSIZE={max_size|UNLIMITED}][,FILEGROWTH=growth_increment])建立数据库建立“仓储订货”数据库建立“仓储订货”数据库，其中数据主文件的初始大小为10MB，最大为50MB，增量为5MB；日志文件的初始大小为5MB，最大为25MB，增量为5MB，并将数据文件安排在c盘的\mssql\data\文件夹下，把日志文件安排在d盘的\mssql\log\文件夹下。CREATEDATABASE仓储订货ON(NAME=order_dat, FILENAME=‘c:\mssql\data\orderdat.mdf', SIZE=10MB,MAXSIZE=50MB,FILEGROWTH=5MB)LOGON(NAME=order_log, FILENAME='d:\mssql\log\orderlog.ldf', SIZE=5MB,MAXSIZE=25MB,FILEGROWTH=5MB)CREATEDATABASE仓储订货ONPRIMARY(NAME=order_dat,FILENAME='d:\orderdat.mdf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat2,FILENAME='d:\orderdat2.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG2(NAME=order_dat3,FILENAME='d:\orderdat3.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat4,FILENAME='d:\orderdat4.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG3(NAME=order_dat5,FILENAME='d:\orderdat5.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat6,FILENAME='d:\orderdat6.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5)LOGON(NAME=order_log,FILENAME='d:\orderlog.ldf',SIZE=5MB,MAXSIZE=25MB,FILEGROWTH=5MB),(NAME=order_log2,FILENAME='d:\orderlog2.ldf',SIZE=5MB,MAXSIZE=25MB,FILEGROWTH=5MB)54CREATEDATABASE仓储订货ONPRIMARY(NAME=order_dat,FILENAME='d:\orderdat.mdf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat2,FILENAME='d:\orderdat2.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG2(NAME=order_dat3,FILENAME='d:\orderdat3.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat4,FILENAME='d:\orderdat4.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG3(NAME=order_dat5,FILENAME='d:\orderdat5.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat6,FILENAME='d:\orderdat6.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5)LOGON(NAME=order_log,FILENAME='d:\orderlog.ldf',SIZE=5MB,MAXSIZE=25MB,FILEGROWTH=5MB),(NAME=order_log2,FILENAME='d:\orderlog2.ldf',SIZE=5MB,MAXSIZE=25MB,FILEGROWTH=5MB)55CREATEDATABASE仓储订货ONPRIMARY(NAME=order_dat,FILENAME='d:\orderdat.mdf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat2,FILENAME='d:\orderdat2.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG2(NAME=order_dat3,FILENAME='d:\orderdat3.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat4,FILENAME='d:\orderdat4.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG3(NAME=order_dat5,FILENAME='d:\orderdat5.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat6,FILENAME='d:\orderdat6.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5)LOGON(NAME=order_log,FILENAME='d:\orderlog.ldf',SIZE=5MB,MAXSIZE=25MB,FILEGROWTH=5MB),(NAME=order_log2,FILENAME='d:\orderlog2.ldf',SIZE=5MB,MAXSIZE=25MB,FILEGROWTH=5MB)56CREATEDATABASE仓储订货ONPRIMARY(NAME=order_dat,FILENAME='d:\orderdat.mdf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat2,FILENAME='d:\orderdat2.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG2(NAME=order_dat3,FILENAME='d:\orderdat3.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat4,FILENAME='d:\orderdat4.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),FILEGROUPFG3(NAME=order_dat5,FILENAME='d:\orderdat5.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5),(NAME=order_dat6,FILENAME='d:\orderdat6.ndf',SIZE=10,MAXSIZE=50,FILEGROWTH=5)LOGON(NAME=order_log,FILENA