第9章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)9.1概念模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌2用途：描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間聯(lián)系概念模型數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換按用戶觀點(diǎn)對信息和數(shù)據(jù)建模工具：E-R圖按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌3概念模型概念模型通過對客觀事物及其聯(lián)系的抽象，方便、直接的表達(dá)各種語義，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員與用戶的交流。概念模型中涉及到實(shí)體、屬性、關(guān)鍵字、域、實(shí)體集、聯(lián)系等02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌4實(shí)體客觀存在并可以相互區(qū)分的客觀事物或事件稱為實(shí)體。縱貫線歌友會、2014世界杯足球賽……1號倉庫、張三……02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌5屬性身高、年齡、性別、體重、……比賽時間、地點(diǎn)、參賽隊(duì)……實(shí)體所具有的某一方面的特性稱為屬性。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌6關(guān)鍵字實(shí)體的某一屬性或?qū)傩越M合，其取用的值能唯一標(biāo)示出某一實(shí)體。身份證號學(xué)號+課程編號02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌7域?qū)傩缘娜≈捣秶Ｐ詣e：{男，女}02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌8具有相同特征的一類實(shí)體的集合稱之為實(shí)體集。實(shí)體集學(xué)生實(shí)體集訂單實(shí)體集02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌9事物之間的關(guān)系實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系，表現(xiàn)在屬性之間或者實(shí)體之間。實(shí)體集間的聯(lián)系。最基本的是兩個實(shí)體間的聯(lián)系。聯(lián)系02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌10兩個實(shí)體集間聯(lián)系的類型1:1實(shí)體集A中每個實(shí)體至多只與實(shí)體集B中一個實(shí)體相聯(lián)系。反之亦然。1:n實(shí)體集A中每個實(shí)體與實(shí)體集B中多個實(shí)體相聯(lián)系，而B中每個實(shí)體至多只與A中一個實(shí)體相聯(lián)系。m:n實(shí)體集A中每個實(shí)體與實(shí)體集B中多個實(shí)體相聯(lián)系，反之，B中每個實(shí)體也與A中多個實(shí)體相聯(lián)系。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌11實(shí)體：矩形框，框內(nèi)為實(shí)體名稱。屬性：橢圓，以線與實(shí)體連接。屬性較多時也可以將實(shí)體及其屬性單獨(dú)列表。實(shí)體間的聯(lián)系：菱形框，框內(nèi)為聯(lián)系的名稱。用線將菱形框與實(shí)體相連，線上標(biāo)注聯(lián)系類型。E-R圖：表示概念模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌12零件mn工人加工工號姓名性別零件號零件名型號02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌13例：用E-R圖表示實(shí)體及其聯(lián)系。學(xué)生：學(xué)號、姓名、性別、入學(xué)分班級：班級號、所屬院課程：課程號、課程名、學(xué)分教師：教工號、姓名、職稱02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌14E-R圖教師1n課程講授選修n1學(xué)生班級組成mn實(shí)體間聯(lián)系的表示學(xué)號姓名性別入學(xué)分所屬院班級號教師職稱教工號姓名學(xué)分課程號課程名1n課程講授n1班級組成mn學(xué)生選修02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌159.2數(shù)據(jù)模型與規(guī)范化概念模型數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換按用戶觀點(diǎn)對信息和數(shù)據(jù)建模工具：E-R圖按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌16關(guān)系模型基本術(shù)語關(guān)系：一個關(guān)系就是一張二維表，每個關(guān)系都有一個關(guān)系名。元組：表中的一行即為一個元組，對應(yīng)存儲文件中的一個記錄值。屬性：表中的列稱為屬性，每一列有一個屬性名。域:屬性的取值范圍。即不同元組對同一個屬性的值所限定的范圍。關(guān)系模式：對關(guān)系的描述。如Student(ID,Sno,Sname,Class)02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌17關(guān)系模型基本術(shù)語（續(xù)）候選關(guān)鍵字：屬性或?qū)傩缘慕M合，其值能惟一地標(biāo)識一個元組。主屬性：包含在任何候選關(guān)鍵字中的屬性稱為主屬性，否則為非主屬性。主關(guān)鍵字：一個關(guān)系中可能有多個候選關(guān)鍵字，從中選擇一個作為主關(guān)鍵字。外關(guān)鍵字：如果一個關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M不是該關(guān)系的關(guān)鍵字，但是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字，稱其為該關(guān)系的外關(guān)鍵字。如SC（Sno，Cno，Score）中的Sno屬性。Student(ID,Sno,Sname,Class)02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌18關(guān)系的性質(zhì)每列都是同類型的數(shù)據(jù)，來自同一個域；不同的列給予不同的屬性名；任意兩個元組不能完全相同。行、列的次序可以任意交換。關(guān)系的每個屬性都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能表中有表；02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌19是否存在問題？數(shù)據(jù)冗余不一致性插入異常刪除異常學(xué)號課程學(xué)分B001數(shù)據(jù)庫3B002數(shù)據(jù)庫3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2課程號課程名授課學(xué)時B001數(shù)據(jù)庫56B002管理信息系統(tǒng)48知道了“課程名”的值，即可知道“授課學(xué)時”的值。稱“授課學(xué)時”函數(shù)依賴于“課程名”，或“課程名”可以決定“授課學(xué)時”，記作課程名→授課學(xué)時。函數(shù)依賴 設(shè)R(U)是一個屬性集U上的關(guān)系，X和Y是U的子集。如果屬性集合X中每個屬性的值構(gòu)成的集合唯一地決定了屬性集合Y中每個屬性的值構(gòu)成的集合，則屬性集合Y函數(shù)依賴于屬性集合X，計(jì)為：X→Y。學(xué)號課程號學(xué)分101B0013101B0022102B0023如“學(xué)分”函數(shù)依賴于主關(guān)鍵字{學(xué)號、課程}。但決定“學(xué)分”的只是“課程”，與“學(xué)號”無關(guān)，則稱“學(xué)分”部分函數(shù)依賴于{學(xué)號、課程}。部分函數(shù)依賴

如果非主屬性B函數(shù)依賴于構(gòu)成某個候選關(guān)鍵字的一組主屬性A的某一個真子集，則稱B部分函數(shù)依賴于A。學(xué)號樓號住宿費(fèi)101230010235001033500學(xué)生住宿的樓號依賴于學(xué)號，學(xué)生應(yīng)交的住宿費(fèi)是由樓號決定的，即“收費(fèi)”依賴于“樓號”，“樓號”依賴于“學(xué)號”，則“收費(fèi)”傳遞函數(shù)依賴于“學(xué)號”。傳遞函數(shù)依賴

在R(U)中，如存在X，Y，Z包含于U，且滿足：X—>Y，Y—>Z，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌23范式定義：在關(guān)系規(guī)范化過程中，必須遵循一定的準(zhǔn)則以指導(dǎo)，一般把這些準(zhǔn)則稱之為范式。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌24范式第一范式：任何符合關(guān)系定義的表即滿足第一范式。IDNameSexAgeMaleFemale101張三Y

20102李四

Y2102二月2023華北科技學(xué)院白宏斌25第二范式定義：如果一個關(guān)系不存在部分依賴關(guān)系，那么該關(guān)系就屬于第二范式。 凡是以單個屬性作為主關(guān)鍵字的關(guān)系自動就是第二范式。因?yàn)橹麝P(guān)鍵字只有一個，不會存在部分依賴的情況。因此，第二范式只是針對主關(guān)鍵字是組合屬性的關(guān)系。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌26學(xué)號課程學(xué)分B001數(shù)據(jù)庫3B002數(shù)據(jù)庫3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2學(xué)號課程B001數(shù)據(jù)庫B002數(shù)據(jù)庫B001管理信息系統(tǒng)B003管理信息系統(tǒng)課程學(xué)分?jǐn)?shù)據(jù)庫3管理信息系統(tǒng)202二月2023華北科技學(xué)院白宏斌27第三范式定義：一個關(guān)系如果是第二范式的，并且沒有傳遞依賴關(guān)系，則該關(guān)系就是第三范式。每個非主屬性不部分依賴于關(guān)鍵字，也不傳遞依賴于關(guān)鍵字的關(guān)系就是第三范式。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌28學(xué)號樓號樓號收費(fèi)1002250012044600130288001508180202二月2023華北科技學(xué)院白宏斌29關(guān)系規(guī)范化的目的：解決關(guān)系模式中存在的插入、刪除異常，以及數(shù)據(jù)冗余問題，基本思想：圍繞函數(shù)依賴的主線，對一個關(guān)系模式進(jìn)行分解，使關(guān)系從較低級范式變換到較高級范式。

消除部分函數(shù)依賴1NF2NF3NFBCNF。。。消除傳遞函數(shù)依賴。。。。。。關(guān)系規(guī)范化過程02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌30例：T(Student(SNO,SName,DeptID,DeptName),CNO,Score)消除復(fù)合關(guān)系，規(guī)范到1NF：關(guān)系規(guī)范化實(shí)例T(SNO,SName,DeptID,DeptName,CNO,Score){SNO,CNO}作為主鍵，Sname依賴于SNO，則此關(guān)系中存在部分函數(shù)依賴，T1NF02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌31T1(SNO,CNO,Score)T2(SNO,SName,DeptID,DeptName)T1關(guān)系無部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴，T13NFT2關(guān)系SNO-〉DeptID，DeptID-〉DeptName，因此T22NF02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌32T1(SNO,CNO,Score)T2(SNO,SName,DeptID)T3(DeptID,DeptName)T1，T2，T3關(guān)系無部分函數(shù)依賴和傳遞函數(shù)依賴，因此T13NF，T23NF，T33NF概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型實(shí)體轉(zhuǎn)換實(shí)體的屬性轉(zhuǎn)化為關(guān)系的屬性，實(shí)體的關(guān)鍵字轉(zhuǎn)化為關(guān)系的關(guān)鍵字。聯(lián)系轉(zhuǎn)換1：1StudentIDS(SNO,SName,ID_NO,ID_Address)1：nStudent S_ProvinceS(SNO,SName,Pro_ID)Pro(Pro_ID,Pro_Name)m：nStudent CourseS(SNO,SName)C(CNO,CName)SC(SNO,CNO)9.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例分析02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌34案例一學(xué)校教學(xué)管理信息系統(tǒng)中，有學(xué)生、生源地省份、班級、班長、教師、班主任相關(guān)對象，請?jiān)O(shè)計(jì)合理關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌35案例二某銷售公司信息系統(tǒng)包含員工、產(chǎn)品、供應(yīng)商、客戶、訂單等每個產(chǎn)品屬于某一類別，一個類別的產(chǎn)品具有統(tǒng)一的外觀，一個產(chǎn)品可以由不同的供應(yīng)商提供客戶分為不同的類別，一個客戶可以屬于不同類別員工負(fù)責(zé)不同地區(qū)的業(yè)務(wù)，每位員工有一個上級領(lǐng)導(dǎo)一個訂單中有多個產(chǎn)品信息

依據(jù)以上描述設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌36案例三某圖書出版信息系統(tǒng)中有員工、職位、書店、出版社等基本信息一個員工只能做一個職位的工作每本書有一個書名，一本書可以由多個作者，一個作者可以寫多本書每本書在一個時間段內(nèi)可以有一定幅度的打折每本書在每個銷售量區(qū)間內(nèi)會提供作者一定比例的版稅，一本書有多個作者時，按照事先約定比例劃分

依據(jù)以上描述設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌37擴(kuò)展一一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個倉庫中，用庫存量描述某種零件在某個倉庫中的數(shù)量；一個倉庫有多個職工，一個職工只在一個倉庫中工作；一個供應(yīng)商可以供應(yīng)若干項(xiàng)目的多種零件，每個項(xiàng)目可以使用不同供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可以由不同的供應(yīng)商提供，用供應(yīng)量描述某個供應(yīng)商為某個項(xiàng)目提供的零件的數(shù)量。請繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌38擴(kuò)展二一個企業(yè)數(shù)據(jù)庫，各部門均有多名員工，一名員工僅屬于一個部門，每個員工可參與多項(xiàng)工程的研制或者在其中負(fù)責(zé)管理，每個項(xiàng)目需要多名員工參與，但只有一個管理者，該企業(yè)有若干供應(yīng)商同時為各不同工程供應(yīng)各種零件，每種零件又可以同時從不同供應(yīng)商處采購，一個零件又可以由其他若干零件組裝而成，或者用來組裝其它多種零件。

請繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌39擴(kuò)展三一個學(xué)院有多個學(xué)生，一個學(xué)生只屬于一個學(xué)院；一個學(xué)院有多個教師，一個教師只屬于一個學(xué)院；一門課歸屬于一個學(xué)院管理，一個學(xué)院可以管理多門課程；一門課程可以開設(shè)多個教學(xué)班，每門課程每個教學(xué)班只安排一個任課老師，一個老師可以教多門課程的多個教學(xué)班；一個教學(xué)班可以有多個同學(xué)選修。請繪制E-R圖并給出滿足第三范式的關(guān)系模型。02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌409.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟02二月2023華北科技學(xué)院白宏斌411系統(tǒng)需求分析2數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3