SQLServer2000實用教程歡迎學習關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計第2章第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.1

實體-聯(lián)系模型的基本概念2.2

實體－聯(lián)系模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.3

關(guān)系模型的基本概念2.4

函數(shù)依賴第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.5

規(guī)范化能力要求：通過對本章的學習，讀者應(yīng)掌握如下技能：能通過對某一具體的問題的分析得到實體-聯(lián)系模型；能將實體-聯(lián)系模型模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型；用范式解決非規(guī)范化的關(guān)系問題。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.1.1

實體（EntityInstance）2.1.2

屬性（Attribute）2.1.3

標識符（Identifier）2.1.4

聯(lián)系（Relationship）2.1實體-聯(lián)系模型的基本概念第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.1

實體-聯(lián)系模型的基本概念實體-聯(lián)系模型是由美籍華人p.p.s.chen于1976年提出的一種數(shù)據(jù)庫設(shè)計中獲得廣泛應(yīng)用的概念模型。概念模型是對信息世界各類對象、屬性及聯(lián)系等數(shù)據(jù)的描述，一方面概念模型應(yīng)該具有較強的語義表達能力，能夠方便、只管的表達客觀應(yīng)用中的各種語義知識，另一方面還應(yīng)該簡單、清晰、易于理解。實體-聯(lián)系模型同時具有這兩個特點。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.1.1

實體（EntityInstance）實體實例簡稱實例，是現(xiàn)實世界中客觀存在并可相互區(qū)別的事物，實體實例可以是具體的人、事、物。例如，一個叫“張三”的學生，一門叫“數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)”的課程，都是實體實例。我們把具有相同特征的實例歸為一個實體。因此，實體是具有相同特征的可區(qū)分的實例的集合。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.1.2

屬性（Attribute）屬性用來描述實體的特征。實體通常具有若干個特征，一個特征稱為實體的一個屬性，每一個屬性有唯一的名稱。在實體的定義中，我們已經(jīng)知道，屬于一個實體的所有實例相同的特征，這些特征就是屬性。屬性是相對實體而言的，是每一個實例都具有的公共特征。例如，學生實體中的每個實例，即每一個具體的學生都有學號、姓名、性別、年齡、系別等特征值，因此，可以概括出學生實體具有具有學號、姓名、性別、年齡、系別等屬性。反過來，當學生實體的每一個屬性都賦予確定的值，如（‘100’，‘張三’，‘男’，19，‘計算機’），這時就用一些數(shù)值抽象地表示了一個具體的學生的實例了。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.1.2

屬性（Attribute）

E-R圖中屬性用橢圓表示，橢圓內(nèi)寫上屬性的名稱，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來。如圖2-1所示，圖中用5個橢圓，表示5個屬性。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計學生姓名姓名年齡學號系別學號：2006311101姓名：蔣娟性別：女年齡：20系別：計算機系實體實例圖2-1實體與實例的表示2.1.2

屬性（Attribute）

在E-R圖中，組合屬性也用橢圓表示，橢圓內(nèi)寫上屬性名稱，并用無向邊與相應(yīng)的實體連接起來，將組合屬性分解得到的簡單屬性，也用無向邊與相應(yīng)的組合屬性連接起來，如圖2-2中的“e-mail地址”組合屬性。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計圖2-2

組合屬性和多值屬性舉例性別出生日期姓名教工號E-mail地址用戶名域名家屬姓名教工2.1.3

標識符（Identifier）標識符是可以用來識別或標識符實例的屬性或?qū)傩越M。每一個實例在這些屬性上具有不同的值。例如，學生實體可用學號作為標識符。因為每一個實例，即每一個學生都有不同的學號。反過來說，給定一個學號值也就能識別是哪個學生。學生實體不能用年齡、性別這樣的屬性作為標識符，因為給定年齡屬性的一個值，比如20，不能唯一標識是哪個學生的年齡，可能有很多學生的年齡都是20。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.1.4

聯(lián)系（Relationship）聯(lián)系是指實體之間的相互關(guān)聯(lián)。它通常表示一個活動，如訂購、選課等。一個訂購活動表示了商品、顧客、銷售員等實體間的關(guān)聯(lián)；一個選課活動表示了學生、課程等實體間的關(guān)聯(lián)。一旦聯(lián)系發(fā)生，就有可能產(chǎn)生一些屬性。例如，一旦訂購活動發(fā)生，就有訂購數(shù)量、日期等屬性；一旦進行選課，就有選修時間、選修成績等屬性。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1．聯(lián)系的基本概念2.1.4

聯(lián)系（Relationship）二元聯(lián)系有以下3種類型：

1） 一對一聯(lián)系（1∶1）若對于實體a中的每一個實例，實體b中至多有一個實例與之聯(lián)系；反之，對于對于實體b中的每一個實例，實體a中也至多有1個實例與之聯(lián)系，則稱實體a與實體b具有一對一聯(lián)系，記為1∶1（讀作“1對1”）。在1∶1聯(lián)系中，一種類型實體的一個實例至多與另一種類型實體的一個實例關(guān)聯(lián)。圖2-4a中，“擁有”聯(lián)系將單個學生（實例）與每本借書證（實例）關(guān)聯(lián)，表明一個學生有且只擁有一本借書證，一本借書證有且只被一個學生擁有。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

2．二元聯(lián)系2.1.4

聯(lián)系（Relationship）

2）一對多聯(lián)系（1∶n）若對于實體a中的每一個實例，實體b中有n個實例（n≥0）與之聯(lián)系；反之，對于實體b中的每一個實例，實體a中至多只有一個實例與之聯(lián)系，則稱實體a與實體b具有一對多聯(lián)系，記為1∶n（讀作“1對n”或“1對多”）。如圖2-4b所示，我們把這個聯(lián)系命名為“分配”?！胺峙洹甭?lián)系將宿舍實體和學生實體關(guān)聯(lián)，表示一幢宿舍（實例）分配給0到多個學生（實例）居住，但一個學生最多被分配住一幢宿舍，也必分配在某一幢宿舍居住。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

2．二元聯(lián)系2.1.4

聯(lián)系（Relationship）3）多對多聯(lián)系（m∶n）若對于實體a中的每一個實例，實體b中有n個實例（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體b中的每一個實例，實體a中也有m個實例（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實體a與實體b具有多對多聯(lián)系，記為m∶n（讀作“m對n”或“多對多”）。圖2-4c顯示了一個m∶n聯(lián)系，命名為“選修”。“選修”聯(lián)系將學生實體和課程實體關(guān)聯(lián)，表明一個學生最多可以選修n門課程，每門課程最多有m個學生選修；一個學生最少可以選修0門課程，每門課程最少可以被0個學生選修。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

2．二元聯(lián)系2.1.4

聯(lián)系（Relationship）第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計選修學生課程mn分配宿舍學生1n選修學生課程11a)1:1聯(lián)系b)1::n聯(lián)系c)m:n聯(lián)系圖2-4

三種類型的二元聯(lián)系2.1.4

聯(lián)系（Relationship）兩個以上實體之間存在的聯(lián)系稱為多元聯(lián)系。多元聯(lián)系也有一對一、一對多和多對多的聯(lián)系三種。圖2-5給出了三元聯(lián)系的兩個實例。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

3．三元聯(lián)系講授課程教師參考書供應(yīng)供應(yīng)商零件產(chǎn)品mn1nPm圖2-5三元聯(lián)系舉例2.1.4

聯(lián)系（Relationship）遞歸聯(lián)系（RecursiveRelationship）是指同一類型實體內(nèi)部實例之間的聯(lián)系。遞歸聯(lián)系也有3種類型，即1∶1，1∶n和m∶n。圖2-6顯示了每種類型的一個例子。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

4．遞歸聯(lián)系圖2-6

三種類型的遞歸聯(lián)系治療醫(yī)生mn領(lǐng)導(dǎo)職工1n贊助公民11a）1:1遞歸聯(lián)系b）1:n遞歸聯(lián)系c）m:n遞歸聯(lián)系2.2.1

實體的轉(zhuǎn)換2.2.2

聯(lián)系的轉(zhuǎn)換2.2實體－聯(lián)系模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.2

實體－聯(lián)系模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型實體－聯(lián)系模型（E-R圖）反映的是用戶需求的一個概念模型，與具體的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)無關(guān)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要得到的是數(shù)據(jù)庫賴以實現(xiàn)的實現(xiàn)模型，現(xiàn)在用的模型都是關(guān)系模型。因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要得到的是個關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)系，一個關(guān)系用一個關(guān)系模式表示，所有的關(guān)系模式組成數(shù)據(jù)庫的模式。所以，關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計就是要設(shè)計出數(shù)據(jù)庫的模式，也稱為邏輯結(jié)構(gòu)或邏輯模型。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.2.1

實體的轉(zhuǎn)換

E-R圖中的每個實體轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的一個關(guān)系，關(guān)系的屬性就是實體的屬性，關(guān)系的主鍵就是實體的標識符。在關(guān)系模式中，用下劃線來表示主鍵。關(guān)系名機器屬性名可以用對應(yīng)實體的實體名和屬性名，但是在實際應(yīng)用中，為了便于用戶理解和交流，通常在E-R圖中，實體和屬性都使?jié)h字命名方式。但在轉(zhuǎn)換得到的關(guān)系模式中，關(guān)系名和屬性名一般采用英文或拼音字母方式命名，目的是方便在dbms中實施和應(yīng)用程序的編寫。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.2.2

聯(lián)系的轉(zhuǎn)換

例2.2將圖2-4a學生與借書證的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系。首先，按實體轉(zhuǎn)換原則，將一個實體轉(zhuǎn)換為關(guān)系，用一個關(guān)系模式來表示。學生（學號，姓名，性別，年齡，系別）借書證（借書證號，發(fā)證日期，有效日期）第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1．1︰1的聯(lián)系的轉(zhuǎn)換方法2.2.2

聯(lián)系的轉(zhuǎn)換通常將1︰n聯(lián)系與n端實體轉(zhuǎn)換得到的關(guān)系合并，在n端實體對應(yīng)的關(guān)系中增加聯(lián)系本身的屬性和1端實體對應(yīng)的關(guān)系主鍵，新增屬性后，n端實體對應(yīng)關(guān)系的逐漸主鍵保持不變。例2.2將圖2-4中學生住宿的局部E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型學生（學號，姓名，性別，年齡，系別，宿舍編號）宿舍（宿舍編號，宿舍名稱，宿舍地址）第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

2．1︰n聯(lián)系的轉(zhuǎn)換方法2.2.2

聯(lián)系的轉(zhuǎn)換一個m︰n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系，與該聯(lián)系相連的各實體的主鍵以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，新關(guān)系的主鍵由相連的各實體的主鍵組成（多屬性構(gòu)成的組合鍵）。例2.3將圖2-4中學生選課的局部E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。學生（學號，姓名，性別，年齡，系別）課程（課程編號，課程名，前修課程號，學分）選課（學號，課程號，成績）第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

3．m︰n聯(lián)系的轉(zhuǎn)換方法2.3.1

關(guān)系2.3.2

候選鍵、主屬性與非屬性2.3.3

主鍵與實體守整性2.3關(guān)系模型的基本概念第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.3.4

外鍵與參照完整性2.3.5

關(guān)系模式2.3.1

關(guān)系關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是關(guān)系，其結(jié)構(gòu)非常單一。在關(guān)系模型中，現(xiàn)實世界的實體以及實體間的聯(lián)系均用關(guān)系表示。在用戶看來，一個關(guān)系就是一張二維表，表中的一行表示實體的一個具體例子（實例），也可稱為一個元組或一個記錄。表中的一列就是實體一個屬性，也稱為一個字段。表2-1表示了一個student關(guān)系。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.3.1

關(guān)系第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計表2-1

student關(guān)系s_nos_namesexdep2006311101蔣娟女計算機系2006311102余海洋男計算機系2006311103曹夢男計算機系2006311104陳志峰男計算機系2.3.2

候選鍵、主屬性與非屬性候選鍵由一個屬性名或多個屬性名組成。它具有兩個性質(zhì)：性質(zhì)1：表中任一行在候選鍵屬性上的值是惟一的。因此，候選鍵的不同取值可以用來區(qū)分不同的行。性質(zhì)2：不存在更小的真子集（更小的屬性或?qū)傩越M），其不同的取值也能用來區(qū)分不同的行。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1.

候選鍵2.3.2

候選鍵、主屬性與非屬性候選鍵中出現(xiàn)的屬性都是主屬性，主屬性以外的屬性都是非主屬性。在student表中，s_no是候選鍵，則s_no是主屬性，其他的屬性如s_name、sex、dept都是非主屬性。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

2.主屬性與非主屬性2.3.3

主鍵與實體守整性如果一個表有多個候選鍵，數(shù)據(jù)庫設(shè)計者通常選擇其中一個候選鍵作為區(qū)分行的惟一性。標識符，稱為主鍵。如果一個表只有一個候選鍵，那么這個候選鍵就作為主鍵。在student表中只有一個候選鍵s_no，則s_no就是該表的主鍵。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1．主鍵2.3.3

主鍵與實體守整性表中任意一行的主鍵不能為空值。實體完整性依靠主鍵來實現(xiàn)。這要求主鍵不能為空，即主鍵的值必須是唯一的、確定的值，又因為主鍵是候選鍵之一，而根據(jù)候選鍵的定義，候選鍵列上的各個值都惟一，因此主鍵列上的各個值也都惟一?？梢?，實體完整性就是主鍵值惟一且不能為空值。如student表中，s_no列的每一個值惟一，且沒有空值存在。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

2．實體完整性2.3.4

外鍵與參照完整性若一個表R1中的一個列或組對應(yīng)另一個表R2的主鍵，那么該列組稱為表R1的外鍵。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1．外鍵一個表的外鍵值可以為空值。若不為空值，則每一個外鍵值必須等于另一個表中主鍵的某個值。外鍵實現(xiàn)了表之間的參照完整性。

2．參照完整性2.3.5

關(guān)系模式關(guān)系模式是關(guān)系的形式描述。最簡單的表示為：關(guān)系名（屬性名1，屬性名2,……，屬性名n）用英文表示為：R（A1，A2，…，An）或R(U)其中，r是關(guān)系名稱，ai(1≤i≤n)表示r中的一個屬性名；U是所有屬性的集合。例如：student關(guān)系的關(guān)系模式表示為：student（s_no,s_name,sex,dept）關(guān)系模式就是一個表的表頭描述，通常稱為表的結(jié)構(gòu)。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.4.1

函數(shù)依賴2.4.2

平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴2.4.3 完全函數(shù)依賴與局部函數(shù)依賴2.4函數(shù)依賴第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.4.4

傳遞函數(shù)依賴2.4.1

函數(shù)依賴定義：:設(shè)一個關(guān)系模式R（U），R是關(guān)系的名稱，U是關(guān)系R的所有屬性的集合，X和X為屬性集U上的子集。若對于任一元組在X上的每一個值，都有Y上的一個惟一值與之對應(yīng)，則稱X函數(shù)決定Y，或稱Y函數(shù)依賴于X，記作：X→Y。若X不函數(shù)決定Y，或Y不函數(shù)依賴于X，則記作：X→Y。函數(shù)依賴實際上表示的是實體內(nèi)部各屬性之間的相互依賴關(guān)系，因此，函數(shù)依賴與屬性間的聯(lián)系類型有關(guān)。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.4.2

平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴定義：設(shè)一個關(guān)系模式R（U），R是關(guān)系的名稱，U是關(guān)系R的所有屬性的集合X和Y為屬性集U上的子集，如果X→Y，Y是X的子集，則稱X→Y是平凡的函數(shù)依賴。如果Y不是X的子集，則稱X→Y是非平凡的函數(shù)依賴。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.4.3

完全函數(shù)依賴與局部函數(shù)依賴定義：設(shè)一個關(guān)系R（U），R是關(guān)系的名稱，U是關(guān)系R的所有屬性的集合，X和Y為屬性U上的子集。若X→Y，同時X的一個真集X’且也能夠函數(shù)決定Y，即存在X’→Y,則稱X部分函數(shù)決定Y，或Y部分函數(shù)依賴于X，記作：XY。否則若不在一個真子集X’，使得X’也能夠函數(shù)決定Y，則稱X完全函數(shù)決定Y，或者Y完全函數(shù)依賴于X。記作：XY。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.4.4

傳遞函數(shù)依賴定義：設(shè)一個關(guān)系R(U)，r是關(guān)系的名稱，U是關(guān)系R的所有屬性的集合，X、Y和z為屬性集U上的子集。若X→Y，且YX，Yz，則存在XY，稱X傳遞函數(shù)決定z，或者說z傳遞函數(shù)依賴于X。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.5.1

非規(guī)范化的關(guān)系2.5.2

最低程度的規(guī)范化關(guān)系的異常分析2.5.3范式類型2.5規(guī)范化第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.5.1

非規(guī)范化的關(guān)系當一個表中存在還可以再細分的組合屬性項或具有多值屬性時，這個表就是非規(guī)范華的關(guān)系。非規(guī)范化的關(guān)系有以下兩種情況：

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1.表中具有組合屬性

2.表中具有多值屬性2.5.2

最低程度的規(guī)范化關(guān)系的異常分析雖然滿足INF的關(guān)系是一個規(guī)范化的關(guān)系，但它是規(guī)范化程度最低的關(guān)系，這樣的關(guān)系仍然存在各種操作異常。

(1)數(shù)據(jù)冗余與更新異常所謂數(shù)據(jù)冗余，就是相同數(shù)據(jù)在表中多次重復(fù)存放的現(xiàn)象。表2-6中，對于每個學生所選的每一門課，都要保存學生的學號、姓名、性別、年齡等信息。假如一個學生選修多門課程，則這些信息將重復(fù)存儲，如學號為‘2006311102’的學生選修了三門課程，則其學號、姓名等信息存儲了3次，造成大量的數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)冗余不僅會浪費存儲空間，而且可能造成數(shù)據(jù)的不一致性。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.5.2

最低程度的規(guī)范化關(guān)系的異常分析

（2）插入異常所謂插入異常是指希望插入到關(guān)系的記錄，由于不能滿足實體完整性要求而不能正常地插入到關(guān)系中。例如，在StudData這個關(guān)系中，主鍵有學號（S_no）和課程號（C_no）組成，在某一學生剛?cè)雽W還沒有選課，或因為某種原因沒有選課時，就會由于關(guān)系的主鍵值不能為空（NULL）而無法將該學生的姓名S_name、性別sex等信息插入到StudData關(guān)系中。這就等于該學校沒有這個學生，顯然不符合實際情況。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.5.2

最低程度的規(guī)范化關(guān)系的異常分析

(3)刪除異常所謂刪除異常是指在刪除某種事實數(shù)據(jù)的同時把其他不該刪除的事實數(shù)據(jù)也刪除了。例如，在StudData關(guān)系中，如果某個學生的課上完了，刪除該學生所選修的課程，就會連該學生的姓名S_name、性別sex等基本信息都刪除了，顯然這是不應(yīng)該的。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2.5.3范式類型

關(guān)系數(shù)據(jù)庫包含的關(guān)系必須是屬于INF的規(guī)范化的關(guān)系。但這只是規(guī)范化的第一步。并非所有這樣規(guī)范化的關(guān)系都能很好地描述客觀事實，如上例StudData關(guān)系，存在多種問題，必須進一步規(guī)范化。

第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

1．第一范式（1NF）

2.第二范式（2NF）

3．第三范式（3NF）

4．BC范式（BCNF）2.6

實

訓

項

目1．某學校有系、教師、學生、課程、宿舍樓和圖書等基本對象組成，每個系有一位系主任和多位教師，一個教師僅在一個系任職；每個系需要開設(shè)多門不同的課程，一門課程也可在不同的系開設(shè)；一門課程由一位到多位教師授課，一位教師可以講授0