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1、第七章第七章 数据库设计数据库设计7.1 数据库设计概述数据库设计概述7.2 需求分析需求分析7.3 概念结构设计概念结构设计7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计7.5 数据库的物理设计数据库的物理设计7.6 数据库的实施和维护数据库的实施和维护7.7 小结小结7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计v逻辑结构设计的任务逻辑结构设计的任务v把概念结构设计阶段设计好的基本图转换为与选用产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构把概念结构设计阶段设计好的基本图转换为与选用产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构v逻辑结构设计的步骤逻辑结构设计的步骤v将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型将概念结构转化为一般的关系、
2、网状、层次模型v将转换来的关系、网状、层次模型向特定支持下的数据模型转换将转换来的关系、网状、层次模型向特定支持下的数据模型转换v对数据模型进行优化对数据模型进行优化 逻辑结构设计逻辑结构设计(续续)逻辑结构设计时的逻辑结构设计时的3个步骤个步骤 7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计7.4.1 图向关系模型的转换图向关系模型的转换7.4.2 数据模型的优化数据模型的优化7.4.3 设计用户子模式设计用户子模式7.4.1 图向关系模型的转换图向关系模型的转换v转换内容转换内容v转换原则转换原则图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）v图向关系模型的转换要解决的问题图向关系模型的转换要解决的问
3、题 v如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式v如何确定这些关系模式的属性和码如何确定这些关系模式的属性和码 v转换内容转换内容v将图转换为关系模型：将实体、实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式。将图转换为关系模型：将实体、实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式。图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）实体型间的联系有以下不同情况实体型间的联系有以下不同情况 ：(1)一个一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。转换为一个独立的关系模
4、式转换为一个独立的关系模式与某一端实体对应的关系模式合并与某一端实体对应的关系模式合并(2)一个一个1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。端对应的关系模式合并。 转换为一个独立的关系模式转换为一个独立的关系模式与与n端对应的关系模式合并端对应的关系模式合并图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）(3) 一个联系转换为一个关系模式。一个联系转换为一个关系模式。例，例，“选修选修”联系是一个联系，可以将它转换为如下关系模式，其中学号与课程号为关系的组联系是一个联系，可以将它转换为如下关系模式，其中学号与课程号为关系的组
5、合码：合码：选修（学号，课程号，成绩）选修（学号，课程号，成绩）图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）(4) 三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。例，例，“讲授讲授”联系是一个三元联系，可以将它转换为如下关系模式，其中课程号、职工号联系是一个三元联系，可以将它转换为如下关系模式，其中课程号、职工号和书号为关系的组合码：和书号为关系的组合码：讲授（课程号，职工号，书号）讲授（课程号，职工号，书号）图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）(5) 具有相同码的关系模式可合并具有相同码的关系模式可合并目的：减少系
6、统中的关系个数目的：减少系统中的关系个数合并方法：将其中一个关系模式的全部属性加入到另一个关系模式中，然后去掉其中的同义属性合并方法：将其中一个关系模式的全部属性加入到另一个关系模式中，然后去掉其中的同义属性（可能同名也可能不同名），并适当调整属性的次序（可能同名也可能不同名），并适当调整属性的次序图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）注意：注意：从理论上讲，从理论上讲，1:1联系可以与任意一端对应的关系模式合并。联系可以与任意一端对应的关系模式合并。但在一些情况下，与不同的关系模式合并效率会大不一样。因此究竟应该与哪端的关系模式合并需但在一些情况下，与不同的关系模式合并效率会大不一
7、样。因此究竟应该与哪端的关系模式合并需要依应用的具体情况而定。要依应用的具体情况而定。由于连接操作是最费时的操作，所以一般应以尽量减少连接操作为目标。由于连接操作是最费时的操作，所以一般应以尽量减少连接操作为目标。 例如，如果经常要查询某个班级的班主任姓名，则将管理联系与教师关系合并更好些。例如，如果经常要查询某个班级的班主任姓名，则将管理联系与教师关系合并更好些。图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）例例 把图把图7.30中虚线上部的图转换为关系模型中虚线上部的图转换为关系模型 部门实体对应的关系模式部门实体对应的关系模式 部门（部门号，部门名，经理的职工号，部门（部门号，部门名，
8、经理的职工号，） 此关系模式已包含了联系此关系模式已包含了联系“领导领导”所对应的关系模式所对应的关系模式 经理的职工号是关系的候选码经理的职工号是关系的候选码 职工实体对应的关系模式职工实体对应的关系模式 职工（职工号、部门号，职工名，职务，职工（职工号、部门号，职工名，职务，） 该关系模式已包含了联系该关系模式已包含了联系“属于属于”所对应的关系模式所对应的关系模式 图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）例例 把图把图7.30中虚线上部的图转换为关系模型中虚线上部的图转换为关系模型(续续)产品实体对应的关系模式产品实体对应的关系模式 产品（产品号，产品名，产品组长的职工号，产品（
9、产品号，产品名，产品组长的职工号，）供应商实体对应的关系模式供应商实体对应的关系模式 供应商（供应商号，姓名，供应商（供应商号，姓名，） 零件实体对应的关系模式零件实体对应的关系模式 零件（零件号，零件名，零件（零件号，零件名，） 图向关系模型的转换（续）图向关系模型的转换（续）例例 把图把图7.30中虚线上部的图转换为关系模型（续）中虚线上部的图转换为关系模型（续） 联系联系“参加参加”所对应的关系模式所对应的关系模式 职工工作（职工号，产品号，工作天数，职工工作（职工号，产品号，工作天数，） 联系联系“供应供应”所对应的关系模式所对应的关系模式 供应（产品号，供应商号，零件号，供应量）供应
10、（产品号，供应商号，零件号，供应量） 7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计7.4.1 图向关系模型的转换图向关系模型的转换7.4.2 数据模型的优化数据模型的优化7.4.3 设计用户子模式设计用户子模式7.4.2 数据模型的优化数据模型的优化v得到初步数据模型后，还应该适当地修改、调整数据模型的结构，以进一步提高数据库应用系得到初步数据模型后，还应该适当地修改、调整数据模型的结构，以进一步提高数据库应用系统的性能，这就是数据模型的优化统的性能，这就是数据模型的优化v关系数据模型的优化通常以规范化理论为指导关系数据模型的优化通常以规范化理论为指导数据模型的优化（续）数据模型的优化（续）优化数据模型的
11、方法优化数据模型的方法确定数据依赖确定数据依赖按需求分析阶段所得到的语义，分别写出每个关系模式内部各属性之间的数据依赖以及不同关按需求分析阶段所得到的语义，分别写出每个关系模式内部各属性之间的数据依赖以及不同关系模式属性之间数据依赖系模式属性之间数据依赖消除冗余的联系消除冗余的联系 对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。确定所属范式确定所属范式按照数据依赖的理论对关系模式逐一进行分析按照数据依赖的理论对关系模式逐一进行分析考查是否存在部分函数依赖、传递函数依赖、多值依赖等考查是否存在部分函数依赖、传递函数依赖
12、、多值依赖等确定各关系模式分别属于第几范式确定各关系模式分别属于第几范式数据模型的优化（续）数据模型的优化（续）4.按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，分析对于这样的应用环境这些模式是按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，分析对于这样的应用环境这些模式是否合适，确定是否要对它们进行合并或分解。否合适，确定是否要对它们进行合并或分解。5.注意：并不是规范化程度越高的关系就越优，一般说来，第三范式就足够了注意：并不是规范化程度越高的关系就越优，一般说来，第三范式就足够了数据模型的优化（续）数据模型的优化（续）例：在关系模式例：在关系模式 学生成绩单学生成绩单(学号学号,英语英
13、语,数学数学,语文语文,平均成绩平均成绩) 中存在下列函数依赖：中存在下列函数依赖： 学号学号英语英语 学号学号数学数学 学号学号语文语文 学号学号平均成绩平均成绩 (英语英语, 数学数学, 语文语文)平均成绩平均成绩数据模型的优化（续）数据模型的优化（续） 显然有：显然有： 学号学号(英语英语,数学数学,语文语文)因此该关系模式中存在传递函数信赖，是因此该关系模式中存在传递函数信赖，是2关系关系虽然平均成绩可以由其他属性推算出来，但如果应用中需要经常查询学生的平均成绩，为提高效率，虽然平均成绩可以由其他属性推算出来，但如果应用中需要经常查询学生的平均成绩，为提高效率，仍然可保留该冗余数据，对
14、关系模式不再做进一步分解仍然可保留该冗余数据，对关系模式不再做进一步分解数据模型的优化（续）数据模型的优化（续）5.按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，对关系模式进行必要的分解，以提高按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，对关系模式进行必要的分解，以提高数据操作的效率和存储空间的利用率数据操作的效率和存储空间的利用率6.常用分解方法常用分解方法7.水平分解水平分解8.垂直分解垂直分解数据模型的优化（续）数据模型的优化（续）水平分解水平分解什么是水平分解什么是水平分解把把(基本基本)关系的元组分为若干子集合，定义每个子集合为一个子关系，以提高系统的效率关系的元组分为若干子集
15、合，定义每个子集合为一个子关系，以提高系统的效率水平分解的适用范围水平分解的适用范围满足满足“80/20原则原则”的应用的应用（经常被使用的大概占（经常被使用的大概占20%）并发事务经常存取不相交的数据并发事务经常存取不相交的数据数据模型的优化（续）数据模型的优化（续）垂直分解垂直分解什么是垂直分解什么是垂直分解把关系模式把关系模式R的属性分解为若干子集合，形成若干子关系模式的属性分解为若干子集合，形成若干子关系模式垂直分解的适用范围垂直分解的适用范围取决于分解后取决于分解后R上的所有事务的总效率是否得到了提高上的所有事务的总效率是否得到了提高7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计7.4.1 图向关
16、系模型的转换图向关系模型的转换7.4.2 数据模型的优化数据模型的优化7.4.3 设计用户子模式设计用户子模式7.4.3 设计用户子模式设计用户子模式v定义用户外模式时应该注重的问题定义用户外模式时应该注重的问题v 包括三个方面：包括三个方面：v (1) 使用更符合用户习惯的别名；使用更符合用户习惯的别名；v (2) 针对不同级别的用户定义不同的针对不同级别的用户定义不同的 ，以满足系统对安全性的要求；，以满足系统对安全性的要求；v (3) 简化用户对系统的使用简化用户对系统的使用设计用户子模式（续）设计用户子模式（续）例 关系模式产品（产品号，产品名，规格，单价，生产车间，生产负责人，产品成本，产品合格率，质量等级），可以在产品关系上建立两个视图： 为一般顾客建立视图： 产品1（产品号，产品名，规格，单价） 为产品销售部门建立视图： 产品2（产品号，产品名，规格，单价，车间，生产负责人）顾客视图中只包含允许顾客查询的属性销售部门视图中只包含允许销售部门查询的属性生产领导部门则可以查询全部产品数据可以防止用户非法访问不允许他们查询的数据，保证系统的安全性逻辑结构设计小结逻辑结构设计小结
