数据库设计和ER模型PPT课件

1、1本章重要概念 （1）DBS生存期及其7个阶段的任务和工作， DBD过程的输入和输出。（2）概念设计的重要性、主要步骤。逻辑设计阶段的主要步骤。（3）ER模型的基本元素，属性的分类，联系 的元数、连通词、基数。采用ER方法的概念设计步骤。（4）ER模型到关系模型的转换规则。采用ER 方法的逻辑设计步骤。（5）ER模型的扩充：弱实体，超类和子类。 第1页/共48页2主要内容和学习要求数据库设计概述（了解）数据库设计的全过程（领会） ER模型 （综合应用） ER模型到关系模型的转换（综合应用）ER模型实例分析 （理解）ER模型的扩充 （理解）小结 第2页/共48页35.1 数据库设计概论之一 软件

2、工程 人们认为，应该用科学知识、工程方面的纪律指导软件开发的过程，以提高软件质量和开发效率，降低开发成本 。 软件生存期从软件的规划、研制、实现、投入运行后的维护，直到它被新的软件所取代而停止使用的整个期间。 数据库工程 数据库系统生存期数据库应用系统从开始规划、设计、实现、维护到最后被新的系统取代而停止使用的整个期间。 数据库设计的输入输出隶属关系第3页/共48页4规划需求分析系统设计 程序编制 调试 运行维护 运行和维护 实现 物理设计逻辑设计概念设计需求分析规划软件生存期数据库生存期第4页/共48页5DBMSDBMS特征 处理需求 数据库设计的输入输出第1步 规划 第2步需求分析 第3步

3、概念设计 第4步逻辑设计 第5步物理设计 总体信息需求 硬件和OSOS特征 信息结构（独立于硬件、软件） 需求说明书 逻辑数据库结构(DBMS(DBMS能处理的) )应用程序说明书物理数据库结构 第5页/共48页6主要内容5.1 数据库设计概述5.2 5.2 数据库设计的全过程数据库设计的全过程5.3 ER模型5.4 ER模型到关系模型的转换5.5 ER模型实例分析5.6 ER模型的扩充小结 第6页/共48页7规划阶段 目标 规划阶段的三个步骤 系统调查：对企业组织作全面的调查，画出组织层次图，以了解企业的组织结构。 可行性分析：从技术、经济、效益、法律等诸方面对建立数据库的可行性进行分析；写

4、出可行性分析报告；组织专家进行讨论其可行性。 确定数据库系统的总目标和制定项目开发计划。第7页/共48页8需求分析目标需求分析工作（四步）分析用户活动产生，产生业务流程图。确定系统范围，产生系统范围图。分析用户活动涉及的数据， 产生数据流图。分析系统数据，产生数据字典。第8页/共48页9概念设计 目标 为什么需要概念设计 概念设计的主要步骤 进行数据抽象，设计局部概念模式 将局部概念模式综合成全局概念模式 评审第9页/共48页10概念模式概念要求1概念要求2概念要求3应用1应用1应用1映象映象转换综合应用3应用2应用1外模式2内模式逻辑模式外模式1外模式3DB第10页/共48页11逻辑设计 目

5、标 逻辑设计步骤导出初始DBMS模式说明概念模式子模式设计应用程序设计草图模式评价处 理 结束模式需要修正模式修正进入物理设计阶段返回到前面阶段图5.3 5.3 逻辑设计步骤是 是 否否第11页/共48页12物理设计 目标 什么是数据库的物理结构 物理设计的步骤 存储记录结构设计 确定数据存放位置 存取方法的设计 完整性和安全性考虑 程序设计 第12页/共48页13数据库的实现目标实现数据库应做的主要工作用DDLDDL定义数据库结构；组织数据入库组织数据入库； 对数据量不大的小型系统（人工）：筛选数据；转换数据格式；输入数据；校验数据。 对大中型系统（自动）：筛选数据；输入数据；校验数据；转换

6、数据；综合数据。编制与调试应用程序；数据库试运行。 功能测试 性能测试（时空代价） 第13页/共48页14数据库的运行与维护工作 数据库的转储和恢复 数据库安全性、完整性控制 数据库性能的监督、分析和改进 数据库的重组织和重构造 第14页/共48页15主要内容5.1 数据库设计概述5.2 数据库设计的全过程5.3 ER5.3 ER模型模型5.4 ER模型到关系模型的转换5.5 ER模型实例分析5.6 ER模型的扩充小结 第15页/共48页16ER模型概述 什么是ER模型 ER模型的历史 ER模型的基本元素 实体 联系 属性 例子实体联系属性ER模型图例老师学生教mn学号姓名专业班级职称性别姓名

7、职号第16页/共48页17属性的分类 基本属性和复合属性 单值属性和多值属性 多值属性的处理 将原来的多值属性用几个新的单值属性来表示。 将原来的多值属性用一个新的实体类型表示 导出属性 空值图5.4 地址属性的层次结构邮政编码省（市）名地 址区 名街 道家庭地址门牌号码图5.5 多值属性的表示零件编码零 件零件名供应商规格进货价格销售价格价格图5.8 导出属性的表示工号职 工姓名基本工资奖金房租实发工资图5.6 多值属性的变换（1）零件编码零 件零件名供应商规格进货价格经销价格代销价格批发价格零售价格图5.7 多值属性的变换（2）零件编码零 件零件名供应商规格进货价格销售性质价格售货价格存在

8、销售价格1N零件编码第17页/共48页18联系的设计之一 联系集 联系集是n（n2）个实体集上的数学关系，这些实体集不必互异。如果E1，E2，En为n个实体集，那么 联 系 集 R 是 ( e 1 ， e 2 ， ， e n ）|e1E1 ,e2E2，enEn的一个子集，而（e1，e2，en）是一个联系。 联系的元数 一个联系涉及到的实体集个数 联系的连通词 联系涉及到的实体集之间实体对应的方式 实体的基数 有两个实体集E1和E2，E1中每个实体与E2中有联系实体的数目的最小值min和最大值max，称为E1的基数，用（min，max）形式表示 问题：运动员根据其得分来排定名次。在名次排列中，排

9、在他前面只有一个人排在他后面也只有一个人 运动员编号姓名性别名次顺序11图5.9 一元联系中的1:1联系 职工之间的上下级联系 职工工号姓名年龄性别领导1N图5.10 一元联系中的1:N联系 工厂的零件之间存在着组合关系，一种零件由许多种子零件组成，而一种零件也可以是其他零件的子零件 零件零件号零件名规格数量组成MN图5.11 一元联系中的M:N联系 某商业集团中，商店、仓库、商品之间的进货联系 图5.12 三元联系中的M:N:P联系 仓库商品商店仓库号仓库名地址数量商店号商品名商品号商店名日期进货MNP学校里规定每学期学生至少选修1门课程，最多选修6门课程；每门课程至多有50人选修，最少可以

10、没人选修 图5.13 联系的连通词和实体的基数学生课程选课M （1，6）N （0，50）第18页/共48页19ER模型的操作 包括实体类型、联系类型和属性的分裂分裂、合并合并、增删增删等等 教师号姓名出生日期职务工资奖金教师（a）教师号姓名出生日期教师不变信息职务工资奖金教师号教师变动信息（b）图5.15 实体类型的垂直分裂第19页/共48页20教师课程主讲辅导1MNN图5.16 联系类型的分裂教师课程主讲MN（a） （b）第20页/共48页21图5.17 不合法的合并B(a)ACA -CB -CACA-B-C(b)B第21页/共48页22采用ER方法的数据库概念设计 之设计局部ERER模式

11、需求分析结果确定局部结构范围实体定义联系定义属性分配还有局部结构待分析有无进入全局ER模式设计图5.18 5.18 局部ERER模式设计范围的划分要自然，易于管理；范围的大小要适度。太小了，会造成局部结构过多，设计过程繁琐，综合困难；太大了，则容易造成内部结构复杂，不便分析 范围之间的界面要清晰，相互影响要小采用人们习惯的划分；避免冗余，在一个局部结构中，对一个对象只取一种抽象形式，不要重复；依据用户的信息处理需求 确定属性的原则： 属性应该是不可再分解的语义单位；实体与属性之间的关系只能是1:N1:N的；不同实体类型的属性之间应无直接关联关系。 属性分配的原则： 当多个实体类型用到同一属性时

12、， 一般把属性分配给那些使用频率最高的实体类型，或分配给实体值少的实体类型。 有些属性不宜归属于任一实体类型，只说明实体之间联系的特性 第22页/共48页23局部模式现有的教学管理系统初步分析系统的对象根据服务种类分析教师子模块局部ER图第23页/共48页24其他局部模式现有的教学管理系统初步分析系统的对象根据服务种类分析学生子模块导师班级学生组成管理班主任档案材料宿舍住宿归档指导系有参加学会1N111NNN11NMN1具有社会关系1N局部ER图第24页/共48页25其它局部模式现有的教学管理系统初步分析系统的对象根据服务种类分析课程子模块局部ER图图5.22 课程管理局部应用分E-R图1教室

13、M1教科书教师担任课程系开设N1学生选修NMN上课PN第25页/共48页26采用ER方法的数据库概念设计 之设计全局 ERER模式无图5.205.20全局ERER模式设计 局部ER模式确定公共实体类型合并两个局部ER模式检查并消除冲突还有未合并的局部模式有还有冲突吗有属性冲突 ：如，重量单位有的用公斤，有的用克。 结构冲突 ：同一对象在不同应用中的不同抽象 ；同一实体在不同局部ERER图中属性的个数或次序不同 ；实体之间的联系在不同的局部ERER图中呈现不同的类型 命名冲突 ：属性名、实体名、联系名之间存在同名异义或异名同义冲突第26页/共48页27采用ER方法的数据库概念设计 之全局ER模式

14、的优化 实体类型的合并 1:11:1联系的两个实体类型 具有相同键的实体类型 冗余属性的消除 冗余联系的消除：利用规范化理论中函数依赖的概念消除冗余联系 第27页/共48页28例子：三个局部ER图合并成一个ER图11N1P1N1N1N1MMNNNN社会关系具有1NNM1系聘用承接项目参加设置院长学院主管NN111教师评定职称分配工作量111N档案材料归档参加学会1宿舍住宿教科书担任指导课程选修教室上课有1班级学生组成N开设N管理11教师管理1 1第28页/共48页29主要内容5.1 数据库设计概述5.2 数据库设计的全过程5.3 ER模型5.4 ER5.4 ER模型到关系模型的转换模型到关系模

15、型的转换5.5 ER模型实例分析5.6 ER模型的扩充小结 第29页/共48页30ER图转换成关系模式集的规则(1) 将每个实体类型转换成一个关系模式，实体的属性即为关系模式的属性，实体标识符即为关系模式的键。 二元联系类型的转换： 若实体间联系是1:11:1，可以在两个实体类型转换成的两个关系模式中任意一个关系模式的属性中加入另一个关系模式的键和联系类型的属性。 若实体间联系是1:N1:N，则在N N端实体类型转换成的关系模式中加入1 1端实体类型的键和联系类型的属性。 第30页/共48页31ER图转换成关系模式集的规则(2)若实体间联系是M:NM:N，则将联系类型也转换成关系模式，其属性为

16、两端实体类型的键加上联系类型的属性，而键为两端实体键的组合。 一元联系类型的转换: :同二元联系。 三元联系类型的转换： 总是将三元联系类型转换成关系模式，其属性为三端实体类型的键加上联系类型的属性，而键为三端实体键的组合。第31页/共48页32ER模型到关系模型的转换实例运动员编号姓名性别名次顺序11职工工号姓名年龄性别领导1N运动员（编号，姓名，性别，名次，上一名次编号，下一名次编号） 职工（工号，姓名，年龄，性别，经理工号） 第32页/共48页33ER模型到关系模型的转换实例零件零件号零件名规格数量组成MN仓库商品商店仓库号仓库名地址数量商店号商品名商品号商店名日期进货MNP零件（零件号

17、，零件名，规格）组成（零件号，子零件号，数量） 仓库（仓库号，仓库名，地址）商店（商店号，商店名）商品（商品号，商品名）进货（商店号，商品名，仓库号，日期，数量） 第33页/共48页34采用ER方法的逻辑设计步骤图5.25 5.25 关系数据库的逻辑设计关系模式规范化模式评价是否需要修正从ER模式导出初始数据库模式处理需求ER模式 DBMS特征用DBMS语法描述模式修正进入物理设计阶段是否第34页/共48页35主要内容5.1 数据库设计概述5.2 数据库设计的全过程5.3 ER模型5.4 ER模型到关系模型的转换5.5 ER5.5 ER模型实例分析模型实例分析5.6 ER模型的扩充小结 第35

18、页/共48页36例1 库存销售系统的ER模型及转换P车间仓位产品客户销售员存储出库订单入库MNMPMNPMNN库存系统ER图车间( (车间号, ,车间名, ,主任名) ) 产品( (产品号，产品名，单价) ) 仓位( (仓位号，地址，主任名) ) 客户( (客户号，客户名，联系人，电话， 地址，税号，账号) )销售员( (销售员号, ,姓名, ,性别, ,学历, ,业绩）实体入库（入库单号, ,入库量, ,入库日期, ,经手人, , 车间号, ,仓位号, ,产品名）出库（出库单号，出库量，出库日期，经手人，客户号，产品名，仓位号）订单（订单号，数量，折扣，总价，订单日期，产品号，客户号，销售员

19、号） 存储( (仓位号, ,产品号, ,核对日期, ,核对员, ,存储量) )联系第36页/共48页37例2 公司车队信息系统的ERER模型 图5.275.27 公司车队信息系统的ER模型部门车队司机车辆开销维修公司调用报销拥有聘用保险2保险1M1NN1NNNN11保险公司1N维修1第37页/共48页38例3 人事管理信息系统的ERER模型奖惩工资技能接受享有1N1M部门属于NN11N聘任岗位设置 MN职工培训课程选课MN考核M图5.28 5.28 人事管理信息系统的ERER图第38页/共48页39例4 旅游管理信息系统的ERER模型保险单开设组成有参加食宿交通陪同旅游线路旅游班次交通工具旅游

20、团宾馆游客导游NMM1111111NNNN图5.29 5.29 旅游管理信息系统的ERER图第39页/共48页40主要内容5.1 数据库设计概述5.2 数据库设计的全过程5.3 ER模型5.4 ER模型到关系模型的转换5.5 ER模型实例分析5.6 ER5.6 ER模型的扩充模型的扩充小结第40页/共48页41弱实体 什么是弱实体 弱实体的表示方法 包含弱实体的ER图转换成关系模式问题：在人事管理系统中，亲属的存在是以职工的存在为前提，即亲属对于职工具有依赖联系，所以说，亲属是弱实体 职 工社会关系具有1NER图职工（职工号，职工姓名，性别，年龄） 亲属（职工号，称呼，姓名，工作单位） 关系模式问题: :商业应用系统中，顾客地址的存在依赖于顾客的存在（一般顾客可以有若干个联系地址） ER图顾 客地 址通讯N1第41页/共48页42子类实体与超类实体 什么是子类和超类 子类和超类的性质 子类与超类之间具有继承性，但子类本身还能包含比超类更多的属性。 子类和超类有相同的标识符 人员教师本科生学生研究生学校人事系统中实体之间的联系 人员（身份证号，姓名，年龄，性别）教师（身份证号，教师编号，职称）学生（身份证号，学号，系别，专业）本科生（身份