第5章2数据库设计.ppt

1、安庆师范学院计算机信息系数据库系统简介，安庆师范学院计算机与信息学院数据库原理与应用，安庆师范学院计算机与信息学院数据库系统简介，第五章数据库设计，数据库系统原理与应用，数据库系统简介，第五章数据库设计， 5.1数据库设计概述5.2需求分析5.3概念结构设计5.4逻辑结构设计5.5物理结构设计5.6数据库实施和维护5.3概念结构设计5.3概念结构设计概述5.3.2概念结构设计方法和步骤5.3.3数据抽象和局部视图设计5.3.4视图集成5 . 3 . 4数据库系统简介5.3.1概念结构设计概述在需求分析阶段，设计者充分调查和描述了用户的需求，但这些需求只是具体的需求概念结构设计是将从需求分析中获

2、得的用户需求抽象成概念模型。数据库系统导论，概念结构(续)，概念模型(1)的特点能真实、全面地反映现实世界，包括事物之间的关系，并能满足用户的数据处理要求。这是真实世界的真实模型。(2)易于理解，因此可以用来与不熟悉计算机的用户交换意见。用户的积极参与是数据库设计成功的关键。数据库系统导论，概念结构(续)，(3)易于修改和扩展，当应用环境和应用需求发生变化时，易于修改和扩展概念模型。(4)易于转换为关系、网络和层次数据模型。数据库系统简介，概念结构(续)，E-R模型，描述概念模型的工具，数据库系统简介，5.3概念结构设计，概念结构设计概述5.3.2概念结构设计的方法和步骤5.3.3数据抽象和局

3、部视图设计5.3.4视图集成，数据库系统简介，5.3.2概念结构设计的方法和步骤， 概念结构设计的四种方法首先从上到下定义全局概念结构的框架，然后从下到上逐步细化定义的每个局部应用程序的概念结构，然后将它们整合得到全局概念结构，数据库系统导论，概念结构设计的方法和步骤(续)，先逐步扩展定义核心概念结构，然后向外扩展，再逐步以滚雪球的方式生成其他概念结构。 在全局概念结构的混合策略将自顶向下和自底向上结合起来之前，全局概念结构的框架是由自顶向下策略设计的，所有由自底向上策略设计的局部概念结构都以它为骨架进行集成。，数据库系统简介，概念结构设计的方法和步骤(续)，自上而下的策略，数据库系统简介，概

4、念结构设计的方法和步骤(续)，自下而上的策略，数据库系统简介，概念结构设计的方法和步骤(续)，逐步扩展，数据库系统简介，概念结构设计的方法和步骤(续)，从上到下进行需求分析的常用策略，从下到上设计概念结构， 自下而上设计概念结构，步骤1:抽象数据和设计局部视图，步骤2:集成局部视图以获得全局概念结构，数据库系统简介，自下而上方法的设计步骤，数据库系统简介，5.3概念结构设计，5.3.1概念结构设计概述5.3.2概念结构设计方法和步骤5.3.3数据抽象和局部视图设计5.3.4视图集成，数据库系统简介，5.3.3数据抽象和局部视图设计，数据抽象局部视图设计，数据库系统简介数据抽象是指对实际的人、事

5、、物和概念进行人工处理，提取人们关心的共同特征，忽略不必要的细节，用各种概念准确描述这些特征，构成一定的模型。数据库系统导论，数据抽象(续)，三个常见的抽象1。分类分类将一组具有一些共同特征和行为的实体抽象成一种实体类型。它抽象了实体和实体类型之间的“是成员”关系。例如，在教学管理中，“张三”是学生，这意味着“张三”是学生中的一员，他具有学生的共同特征和行为。数据库系统导论，数据库系统导论，数据抽象(续)，2。聚合聚合定义了实体的组件，并将实体的组件抽象成实体的属性。属性与实体的关系是“是的一部分”。例如，学生编号、姓名、性别、年龄、系等。可以抽象为学生实体的属性，其中学生编号是标识学生实体的

6、主键。数据库系统导论，数据库系统导论，数据抽象(续)，3。泛化定义了类型之间的子集关系，它抽象了类型之间“是子集”的语义泛化，并具有一个非常重要的性质：继承。子类继承超类上定义的所有抽象。数据库系统简介，数据库系统简介，数据抽象(续)，数据抽象的目的是对需求分析阶段收集的数据进行分类和汇总，然后形成实体的实体属性，识别实体的代码决定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n)，数据库系统简介，2。部分视图设计，步骤：选择部分应用程序，逐个设计电子病历图，介绍数据库系统，选择本地应用程序，需求分析阶段。用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。设计子E-R图时，首先根据系统的具体情况，在多层数据流

7、图中选择合适级别的数据流图，使这组图的每个部分对应一个本地应用程序，然后基于该级别的数据流图设计子E-R图。数据库系统简介，选择本地应用程序(续)，通常以中间层数据流图作为设计子E-R图的基础。原因是：高层数据流图只能反映系统的总体情况。低层数据流图太细，中间层数据流图可以更好地反映系统中每个本地应用的子系统组成。数据库系统导论一个接一个地设计E-R图，并在本地应用程序中校准实体、属性和代码。实体之间的关系从数据字典中提取每个本地应用程序中涉及的数据，并参考数据流图，校准每个本地应用程序中的实体、它们的属性和用于识别实体的代码，并确定实体和它们的类型之间的关系(1:1、1:n、M:n)。数据库

8、系统介绍，一个接一个地设计电子病历图表(续)。调整时要遵循两个原则：数据库系统简介，属性必须是不可分割的数据项，不能由其他属性组成。例如，一个学生是一个实体，学生编号、姓名、性别和年龄是该学生实体的属性。如果系只指明学生属于哪个系，而不涉及该系的具体情况，即一个不可分割的数据项，则根据该原理，它可以被视为学生实体的属性。然而，如果考虑到系主任、学生人数、教师人数和一个系的办公地点，这个系应该被视为一个实体。如下图所示。数据库系统简介，数据库系统简介，属性不能与其他实体相关。例如，“职称”是教师实体的一个属性，但在住房分配方面，由于住房分配与职称相关，即职称与住房实体之间存在关系，根据这一原则，

9、职称应被视为一个实体。如下图所示。数据库系统简介，约会，教师，教师，职称，作业，住房，姓名，性别，职称，姓名，性别，n，1，数据库系统简介。下面的例子说明了电子病历图的设计。在一个简单的教务管理系统中，有以下语义约束。一个学生可以选修多门课程，在程可为一门课程被很多学生选修，所以学生和课程是多对多的关系；一个老师可以教很多课程，在程可为一个课程由很多老师教，所以老师和课程也是多对多的关系；一个部门可以有多个教师，一个教师只能属于一个部门。因此，系和老师有一对多的关系，系和学生也有一对多的关系。根据上面的约定，我们可以得到如图所示的学生选课的ER图和教师课程的ER图。数据库系统导论，学生选择图，

10、数据库系统导论，教师教学图，数据库系统导论，5.3概念结构设计，5.3.1概念结构5.3.2概念结构设计方法和步骤5.3.3数据抽象和局部视图设计5.3.4视图集成，数据库系统导论，5.3.4视图集成，在子电子病历图设计完成后，下一步是将每个子电子病历图集成为一个完整的电子病历图，即视图视图集成有两种方法：一种是数据库系统介绍，另一种是多重集成方法，它将多个子关系图一次组合成一个整体关系图，如图所示。数据库系统简介，二进制集成方法，首先集成两个局部视图，然后用累加的方法逐步集成一个新的视图，如图所示。数据库系统简介，视图集成(续)，无论使用哪种方法，视图集成都分为两个步骤：合并：消除每个电子关

11、系图之间的冲突，生成一个初步的电子关系图。优化：消除不必要的冗余，并生成基本的E-R图。数据库系统简介，视图集成(续)，局部图，合并(消除冲突)，修改和重建(消除不必要的冗余)，集成视图，基本图，初步图，分析，规范化理论，数据库系统简介，1。因为每个本地应用程序是不同的，所以不同的设计者通常设计不同的电子病历图。因此，不可避免地会有许多不一致的地方在合并子E-R图时，我们不能简单地把每个E-R图画在一起，但我们必须消除每个子E-R图中的冲突。数据库系统简介，合并E-R图生成初步E-R图(续)，冲突的种类和属性冲突，命名冲突，结构冲突，数据库系统简介，属性冲突，属性冲突可分为属性值域冲突和属性值

12、单元冲突。属性值域冲突：即属性值的类型和范围不同。例如，学生编号在某些部门被定义为数字，而在某些部门被定义为字符。另一个例子是年龄，其中一些可以用出生日期来表示，而另一些则用整数来表示。属性的价值单位的冲突：例如，零件的重量以千克、磅和克为单位。数据库系统简介，命名冲突，可能发生在实体名称、属性名称或联系人名称之间，属性命名冲突更常见。一般来说，它们是同名或异名的同义词。答：名称相同但含义不同：即相同名称的对象在不同的本地应用中有不同的含义。例如，在某些部门，“单位”指的是人员所在的部门，而在某些部门，它可能指的是物品的重量、长度和其他属性。不同名称的同义关系：也就是说，相同意义的对象在不同的部门有不同的名称。例如，财务部称为项目，科研部称为课题，生产管理办公室称为项目。同一对象在不同的应用程序中有不同的抽象。例如，教师的职称在一个本地应用程序中被视为一个实体，在另一个本地应用程序中被视为一个属性。当解决这种冲突时，就是要使同一个对象在不同的应用中有相同的抽象，或者把实体转化为属性，或者把属性转化为实体。但是，它们必须满足5.3.3中引入的标准。同一实体的属性组成在不同的应