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1、第第第第1010章数据库章数据库章数据库章数据库系统设计系统设计系统设计系统设计第10章数据库系统设计ppt课件（全）本章学习目标本章学习目标l理解数据库系统设计l理解需求分析的任务和方法l理解概念结构设计l掌握概念设计的方法和步骤l掌握逻辑结构设计l掌握规范化l了解数据库的物理设计第10章数据库系统设计ppt课件（全）10.1数据库系统设计概述数据库系统设计概述数据库和信息系统数据库和信息系统数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤第10章数据库系统设计ppt课件（全）数据库和信息系统数据库和信息系统(1)数据库是信息系统的核心和基础，把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来，提供存储、维
2、护、检索数据的功能，使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息。(2)数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在。(3)数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分。第10章数据库系统设计ppt课件（全）数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤数据库设计一般都遵循软件的生命周期理论，分为6个阶段进行，如图10-1所示，即需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施和数据库的运行和维护。第10章数据库系统设计ppt课件（全）图10-1 数据库设计流程第10章数据库系统设计ppt课件（全）10.2需求分析需求分析需求分析的任务需求分析的任务
3、需求分析的方法需求分析的方法第10章数据库系统设计ppt课件（全）需求分析的任务需求分析的任务需求分析的任务就是通过详细调查现实世界要处理的对象(组织、部门、企业等)，充分了解原系统(手工系统或计算机系统)的工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能，新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库。第10章数据库系统设计ppt课件（全）第10章数据库系统设计ppt课件（全）需求分析的方法需求分析的方法(1)使用数据流图分析信息处理过程(2)使用数据字典汇总各类数据(3)撰写需求说明书第10章数据库系统设计ppt课件（全）10.3概念结构设计概念结构
4、设计概念模型的基本概念概念模型的基本概念概念模型的表示方法概念模型的表示方法概念结构的特点概念结构的特点概念结构设计的方法概念结构设计的方法概念结构设计的步骤概念结构设计的步骤第10章数据库系统设计ppt课件（全）概念模型的基本概念概念模型的基本概念概念结构设计的目标是在需求分析阶段产生的需求说明书的基础上，按照特定的方法把它们抽象为一个不依赖于任何具体机器的数据模型，即概念模式，描述概念结构的工具是E-R图。第10章数据库系统设计ppt课件（全）概念模型的表示方法概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多，其中最为著名且常用的是于1976年提出的实体联系方法（Entity-Relationsh
5、ip Approach）。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。第10章数据库系统设计ppt课件（全）E-R图是描述概念世界、建立概念模型的实用工具，包括3个基本要素：l属性l实体(型)l联系 1.多对多的联系(mn)2.一对多的联系(1n)3.一对一的联系(11)第10章数据库系统设计ppt课件（全）概念结构的特点概念结构的特点（1）能真实充分地反应现实世界，包括事物与事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。（2）易于理解。（3）易于修改。（4）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。第10章数据库系统设计ppt课件（全）概念结构设计的方法概念结构设计的
6、方法(1)自顶向下：这种方法是从总体概念结构开始逐层细化。第10章数据库系统设计ppt课件（全）(2)自底向上：这种方法是从具体的对象逐层抽象，最后形成总体概念结构。第10章数据库系统设计ppt课件（全）(3)由内向外：这种方法是从核心的对象着手，然后向四周逐步扩充，直到最终形成总体概念结构。第10章数据库系统设计ppt课件（全）（4)混合策略。该方法采用自顶向下和自底向上相结合的方法，先自顶向下定义全局框架，再以它为骨架集成自底向上方法中设计的各个局部概念结构。第10章数据库系统设计ppt课件（全）概念结构设计的步骤概念结构设计的步骤概念模型设计通常采用自底向下的设计方法，将设计分为局部视图
7、设计和视图集成两个步骤进行。(1)局部视图设计(2)视图集成第10章数据库系统设计ppt课件（全）10.4规范化规范化关系模式规范化的必要性关系模式规范化的必要性函数依赖函数依赖范式与规范化范式与规范化模式分解原则模式分解原则规范化的本质分析与总结规范化的本质分析与总结第10章数据库系统设计ppt课件（全）关系模式规范化的必要性关系模式规范化的必要性规范化的原因很多，其主要原因是不规范的关系模式在应用中可能产生很多弊病，导致产生各种存储异常。最常见的存储异常问题如下所示：数据冗余更新异常插入异常删除异常第10章数据库系统设计ppt课件（全）函数依赖函数依赖关系中属性之间这种相互依赖又相互制约的
8、联系称为数据依赖。函数依赖是从数学角度来定义的，在关系中用来刻画关系各属性之间相互制约而又相互依赖的情况。第10章数据库系统设计ppt课件（全）定义：设UA1，A2，An是属性集合，R（U）是U上的一个关系，x、y是U的子集。若对于R（U）下的任何一个可能的关系，均有x的一个值对应于y的唯一具体值，称y函数依赖于x，记作xy。其中x称为决定因素。进而若再有yx，则称x与y相互依赖，记作xy。第10章数据库系统设计ppt课件（全）例如，对于Student(Sno,Major)，假定每个学生都有惟一的学号Sno，每个学生有且只有一个专业Major，则只要给定Sno的值，就可以弄清楚该学生的专业。“
9、专业”函数依赖于“学生学号”，或“学生学号”函数决定“学生专业”。函数依赖使用下面的形式来书写 SnoMajor。第10章数据库系统设计ppt课件（全）函数依赖中还可细分为多种函数依赖，分别介绍如下：(1)部分函数依赖(2)完全函数依赖(3)传递函数依赖 第10章数据库系统设计ppt课件（全）部分函数依赖设R（U）是属性集U上的关系，x、y是U的子集，x是x的真子集，若xy且xy，则称y部分依赖x，记作 。显然，当且仅当x为复合属性组时，才有可能出现部分函数依赖。第10章数据库系统设计ppt课件（全）完全函数依赖设R（U）是属性集U上的关系，x、y是U的子集，x是x的真子集。若对于R（U）的任
10、何一个可能的关系，有xy但不存在一个真子集xy，则称y完全函数依赖于x，记作 。第10章数据库系统设计ppt课件（全）传递函数依赖设R（U）是属性集U上的关系，x、y、z是U的子集，在R（U）中，若xy，但yx，若yz，则xz，称z传递函数依赖于x，记作 。第10章数据库系统设计ppt课件（全）范式与规范化范式与规范化各范式之间的联系有5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF成立。各种范式之间的联系可以由下图10-9简单描述。图10-9 各种范式之间的关系第10章数据库系统设计ppt课件（全）通常按属性间依赖情况区分关系规范化的程度，定通常按属性间依赖情况区分关系规范化的程度，定义了不
11、同要求的规范化关系模式，即范式。义了不同要求的规范化关系模式，即范式。目前遵循的主要范式有：第一范式目前遵循的主要范式有：第一范式(1NF)、第二范式、第二范式(2NF)、第三范式、第三范式(3NF)、BC范式范式(BCNF)、第四范式、第四范式(4NF)和第五范式和第五范式(5NF)等。等。范式是嵌套的，就是说，属于第二范式的关系必然范式是嵌套的，就是说，属于第二范式的关系必然是属于第一范式的关系，在第五范式中的关系也在是属于第一范式的关系，在第五范式中的关系也在第四范式、第四范式、BC范式、第三范式、第二范式和第一范范式、第三范式、第二范式和第一范式中的关系。式中的关系。第10章数据库系统
12、设计ppt课件（全）第一范式下面主要讨论1NF、2NF、3NF和BCNF范式。第一范式，在关系模式R中的每一个具体关系，如果每个属性值都是不可再分的最小数据单位，则称R是第一范式的关系，记为R1NF。第10章数据库系统设计ppt课件（全）例如：学生选课数据库中将学生、系、课程，选课成绩等所有的信息一起存放。即有关系模式：StudData(Sno,Sname,Ssex,Ssage,Dno,Dname,Cno,Cname,Credits,Grade)这个关系的主键(Sno,Cno),，关系StudData就是属于第一范式的，可记作：StudData1NF。第10章数据库系统设计ppt课件（全）第二
13、范式第二范式，若R1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于R的任何侯选关键字，则称R2NF。第10章数据库系统设计ppt课件（全）关系关系StudData属于第一范式。但它不属于第二范式。属于第一范式。但它不属于第二范式。原因：存在原因：存在非主属性非主属性Sname、Ssex、Sage、Dno部分函数依赖于部分函数依赖于主键主键(Sno,Cno)。所以。所以StudData违反了违反了2NF的定义，它不属于的定义，它不属于2NF。消除部分函数依赖的方法就是将关系分解，使其新的关系中非主消除部分函数依赖的方法就是将关系分解，使其新的关系中非主属性于候选键之间不存在部分函数依赖。属性于候选键之间不
14、存在部分函数依赖。第10章数据库系统设计ppt课件（全）前面已经分析过StudData的主键是(Sno,Cno)。所以，Sno,Cno是主属性，其他属性如Sname、Ssex等都是非主属性。根据主键定义，（Sno,Cno）完全函数决定其他非主属性。所以存在如下函数依赖：（Sno,Cno）Sname（Sno,Cno）Ssex（Sno,Cno）Sage（Sno,Cno）Dno（Sno,Cno）Dname（Sno,Cno）Cname（Sno,Cno）Credit（Sno,Cno）Grade第10章数据库系统设计ppt课件（全）只要给定学生的学号Sno值，就能知道该学生的姓名、性别等情况，即存在函数依
15、赖Sno SnameSno SsexSno SageSno DnoSno Dname只要给定课程号Cno值，就能知道课程名、课程的学分，即存在函数依赖Cno CnameCno Credit第10章数据库系统设计ppt课件（全）SnameSsexSageDnoDnameCnameCreditsGradeSnoCno第10章数据库系统设计ppt课件（全）分解的方法是投影。分解的方法是投影。具体讲：具体讲：(1)用用组组成成候候选选键键的的属属性性集集合合的的每每一一个个非非空空真真子子集集作作为主键构成一个新关系；为主键构成一个新关系；(2)对对于于每每个个新新关关系系，将将完完全全依依赖赖或或传
16、传递递依依赖赖于于此此主主键的属性放置到此关系中。键的属性放置到此关系中。下面将下面将StudData关系按上述方法分解：关系按上述方法分解：第10章数据库系统设计ppt课件（全）StudData关系只有一个候选键，也就是主键关系只有一个候选键，也就是主键(Sno,Cno)。它的非空子集有：它的非空子集有：Sno、Cno、(Sno,Cno)。对应构成三个。对应构成三个新关系，设分别为新关系，设分别为Students和和Courses、Enrollment，其中，其中，Students的主键为的主键为Sno，Courses的主键为的主键为Cno，Enrollment的主键为的主键为(Sno,Cn
17、o)。将完全依赖或传递依赖于将完全依赖或传递依赖于Sno主键的属性放置到主键的属性放置到Students表表中，完全依赖或传递依赖于中，完全依赖或传递依赖于Cno主键的属性放置到主键的属性放置到Courses表中，完全依赖或传递依赖于表中，完全依赖或传递依赖于(Sno,Cno)主键的属性放置到主键的属性放置到Enrollment表中得到：表中得到：Students(Sno,Sname,Ssex,Sage,Dno,Dname)Courses(Cno,Cname,Credits)Enrollment(Sno,Cno,Grade)第10章数据库系统设计ppt课件（全）GradeSnoCnoCname
18、CreditsCnoStudents(Sno,Sname,Ssex,Sage,Dno,Dname)Courses(Cno,Cname,Credits)Enrollment(Sno,Cno,Grade)SnoSnameSsexSageDnoDname第10章数据库系统设计ppt课件（全）分解得到三个关系分解得到三个关系Students、Courses、Enrollmen。根据根据2NF的标准衡量，这三个关系中都不存在非主属性的标准衡量，这三个关系中都不存在非主属性部分函数依赖于候选键的情况。所以它们都属于部分函数依赖于候选键的情况。所以它们都属于2NF。即。即Students2NF、Course
19、s2NF、Enrollmen2NF。结果：结果：冗余问题已得到明显改善，但还有一定的数据冗冗余问题已得到明显改善，但还有一定的数据冗余，还存在插入异常和删除异常。余，还存在插入异常和删除异常。属于第二范式的关系同样还可能存在操作异常情况，因属于第二范式的关系同样还可能存在操作异常情况，因此此需要进一步规范化需要进一步规范化。第10章数据库系统设计ppt课件（全）第三范式第三范式(3NF)定定义义：如如果果关关系系R2NF，且且每每一一个个非非主主属属性性都都不不传传递递依依赖赖于于候候选键，则选键，则R属于第三范式，记作属于第三范式，记作R3NF。StudData分分解解后后得得到到的的三三个
20、个关关系系Students、Courses、Enrollment，它它们们都都属属于于第第二二范范式式了了。但但Students(Sno,Sname,Ssex,Sage,Dno,Dname)不属于不属于3NF。原原因因：SnoDno，Dno Dname，存存在在非非主主属属性性Dname传传递递函函数依赖于候选键数依赖于候选键Sno。根据。根据3NF的定义，的定义，Students不属于不属于3NF。第10章数据库系统设计ppt课件（全）SnoSnameSsexSageDnoDname关系关系Students(Sno,Sname,Ssex,Sage,Dno,Dname)第10章数据库系统设计p
21、pt课件（全）一个关系一个关系R若仅属于若仅属于2NF但不属于但不属于3NF，如关系，如关系Students，仍仍然存在数据冗余过多、删除异常和插入异常等问题然存在数据冗余过多、删除异常和插入异常等问题。解决的办法仍然是分解，以消除传递依赖。具体方法为：解决的办法仍然是分解，以消除传递依赖。具体方法为：(1)对对于于不不是是候候选选键键的的每每个个决决定定因因子子，从从原原关关系系中中删删去去依依赖赖于于它的所有属性；它的所有属性；(2)对对原原关关系系中中不不是是候候选选键键的的每每个个决决定定因因子子，新新建建一一个个关关系系，新关系中包含依赖该决定因子的属性；新关系中包含依赖该决定因子的
22、属性；(3)将该决定因子加入新关系并作为新关系的主键。将该决定因子加入新关系并作为新关系的主键。按上述方法，来分解按上述方法，来分解Students关系得到：关系得到：Students(Sno,Sname,Ssex,Sage,Dno)Departments(Dno,Dname)第10章数据库系统设计ppt课件（全）SnoSnameSsexSageDnoDnoDnameStudents(Sno,Sname,Ssex,Sage,Dno)Departments(Dno,Dname)第10章数据库系统设计ppt课件（全）最终得到的所有关系：最终得到的所有关系：Students(Sno,Sname,Ss
23、ex,Sage,Dno)Courses(Cno,Cname,Credits)Enrollment(Sno,Cno,Grade)Departments(Dno,Dname)都已经属于都已经属于3NF的关系。的关系。对于一般的数据库应用来说，设计出的关系符合第三范式标准就够了。对于一般的数据库应用来说，设计出的关系符合第三范式标准就够了。因为，一般来说，满足因为，一般来说，满足3NF的关系已能消除冗余和各种异常现象，获的关系已能消除冗余和各种异常现象，获得较满意的效果。得较满意的效果。第10章数据库系统设计ppt课件（全）无无论论2NF还还是是3NF都都没没有有涉涉及及关关系系中中主主属属性性间间
24、的的函函数数依依赖赖问问题题，所所以以有有时时仍仍会会引引起起一一些些问问题题。由由此此我我们们引引入入BC范范式式(BCNF)，通通常常认认为为BCNF是第三范式的改进。是第三范式的改进。BC范式范式(BCNF)定义定义：如果关系如果关系R1NF，且，且R中每一个决定因子都是候选键，则中每一个决定因子都是候选键，则R属于属于BC范式，记作范式，记作RBCNF。可以证明：若可以证明：若RBCNF，则，则R3NF。反过来，若。反过来，若R3NF，则，则R未未必属于必属于BCNF。第10章数据库系统设计ppt课件（全）(5)第四范式，设一个关系模式R1NF，若XY(Y X)是非平凡的多值依赖，且X
25、含有码，则R4NF。第10章数据库系统设计ppt课件（全）模式分解原则模式分解原则模式分解主要涉及两个原则：保持依赖（Preserve Dependency）无损连接（Lossless Join）第10章数据库系统设计ppt课件（全）规范化的本质分析与总结规范化的本质分析与总结第10章数据库系统设计ppt课件（全）从数据库设计实践的角度给出几条经验原则：部分函数依赖和传递函数依赖的存在是产生数据冗余、更新异常的重要原因。因此，在关系规范化中，应尽可能消除属性间的这些依赖关系。非第三范式的1NF、2NF以至非规范化的模式，由于它们性能上的弱点，一般不宜作为数据库模式。由于第三范式的关系模式中不存
26、在非主属性对关键字的部分依赖和传递依赖关系，因而消除了很大一部分冗余和更新异常，具有较好的性能，所以，一般要求数据库设计达到3NF。第10章数据库系统设计ppt课件（全）总结规范化的本质：即“一事一地”。如果某个关系有两个或多个事实，它就应该分解为多个关系，每个关系只包含一种事实。每当分解关系的时候，都应该考虑建立关系之间的关联，加入必要的外健。因为对关系进行的每一次分解都会产生参照完整性约束。因此，每当把一个关系分解为两个或多个时，就要检查这种约束。第10章数据库系统设计ppt课件（全）10.5逻辑结构设计逻辑结构设计E-R图向关系模型的转换图向关系模型的转换数据模型优化数据模型优化数据库逻
27、辑设计案例数据库逻辑设计案例第10章数据库系统设计ppt课件（全）v关系数据库设计需要设计出数据库赖以实现的实现关系数据库设计需要设计出数据库赖以实现的实现模型，现在用的实现模型都是关系模型。因此需要模型，现在用的实现模型都是关系模型。因此需要设计一个关系模型。关系模型的数据结构是关系，设计一个关系模型。关系模型的数据结构是关系，一个关系用一个关系模式表示。所有的关系模式组一个关系用一个关系模式表示。所有的关系模式组成数据库的模式。所以关系数据库设计就是要设计成数据库的模式。所以关系数据库设计就是要设计出数据库的模式，也称逻辑结构或逻辑模型。出数据库的模式，也称逻辑结构或逻辑模型。E-R图向关
28、系模型的转换图向关系模型的转换第10章数据库系统设计ppt课件（全）v设计方法：将实体设计方法：将实体-联系模型转换为关系模型，用联系模型转换为关系模型，用若干个关系模式来表示。实体若干个关系模式来表示。实体-联系模型由实体、联系模型由实体、属性、标识符和实体之间的联系等要素组成的，属性、标识符和实体之间的联系等要素组成的，所以将实体联系模型转换为关系模型，实际上所以将实体联系模型转换为关系模型，实际上就是要将就是要将E-R图中实体、实体的属性和实体之间图中实体、实体的属性和实体之间的联系等转换为若干个关系模式，并确定这些关的联系等转换为若干个关系模式，并确定这些关系模式的属性、关键字和约束。
29、系模式的属性、关键字和约束。vE-R图的转换规则。图的转换规则。第10章数据库系统设计ppt课件（全）(1)一个实体型转换为一个关系模型，实体的属性就是关系的属性，实体的键就是关系的键；例如，图10-14所示的实体类型“学生”可转换成如下的关系模式：学生(学号，姓名，性别，年龄，专业)其中，带下划线的属性为主属性。第10章数据库系统设计ppt课件（全）图10-14 一个实体类型转换为一个关系模式第10章数据库系统设计ppt课件（全）(2)一个联系转换为一个关系模式，与该联系相连的每个实体型的键以及联系的属性都转换为关系的属性。这个关系的键分为以下3种不同的情况。若联系为11第10章数据库系统设
30、计ppt课件（全）第10章数据库系统设计ppt课件（全）若联系为1:n第10章数据库系统设计ppt课件（全）若联系为m:n第10章数据库系统设计ppt课件（全）同一实体集内部的联系，可将该实体集拆分为相互联系的两个子集，然后根据它们相互间不同的联系方式（1：1，1：n，m：n）按上述规则处理。第10章数据库系统设计ppt课件（全）三个或三个以上实体间的一个多元联系可以转换为一个关系模式。与该多元联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，而关系的码为各实体码的组合。第10章数据库系统设计ppt课件（全）具有相同码的关系模式可合并。为了减少系统中的关系个数，如果两个关系模式具有相同
31、的主码，可以考虑将他们合并为一个关系模式。第10章数据库系统设计ppt课件（全）数据模型优化数据模型优化应用规范化理论优化逻辑模型一般要做如下5项工作：(1)确定数据依赖。(2)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。(3)按照数据依赖的理论对关系模式逐一进行分析，考察是否存在部分函数依赖、传递函数依赖、多值依赖等，确定各关系模式分别属于第几范式。(4)按照需求分析阶段得到的处理要求，分析这些模式对于这样的应用环境是否合适，确定是否要对某些模式进行合并或分解。第10章数据库系统设计ppt课件（全）(5)对关系模式进行必要的分解，提高数据操作的效率和存储空间的利用率。常用的
32、两种分解方法水平分解和垂直分解。水平分解是把（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。垂直分解是把关系模式R的属性分解为若干于集合，形成若干子关系模式。第10章数据库系统设计ppt课件（全）学生图书借阅管理子系统学生图书借阅管理子系统1 1 1 1 学生图书借阅管理子系统的基本需求学生图书借阅管理子系统的基本需求学生图书借阅管理子系统的基本需求学生图书借阅管理子系统的基本需求 该该子子系系统统是是一一个个专专为为该该学学校校图图书书馆馆管管理理而而设设计计的的系系统统。读读者者从从图图书书馆馆借借书书，对对图图书书馆馆来来说说，读读者者好好像像书书籍籍一一
33、样样，都都是是先先被被注注册册在在该该系系统统中中的的。图图书书馆馆需需要要处处理理新新买买的的图图书书，包包括括添添加加、删删除除等等。图图书书管管理理员员是是图图书书馆馆的的雇雇员员，所所有有图图书书登登记记、读读者者注注册册的的工工作作由由图图书书管管理理员员完完成成，他他们们负负责责和和读读者者交交互互，该该系系统统支支持持他他的的工工作作。图图书书馆馆要要求求系系统统能能方方便便地地建建立立、更更新新和和删删除除存存在在该该系系统统中中有有关关书书名名、读读者者等等信信息息，也能方便地登记图书的借出与归还等的信息。也能方便地登记图书的借出与归还等的信息。数据库逻辑设计案例数据库逻辑设
34、计案例第10章数据库系统设计ppt课件（全）2 2 2 2 学生图书借阅管理子系统的学生图书借阅管理子系统的学生图书借阅管理子系统的学生图书借阅管理子系统的E E E ER R R R模型设计模型设计模型设计模型设计 首首先先，根根据据对对学学生生图图书书借借阅阅管管理理系系统统的的需需求求分分析析，我我们们可可以以先得到实体先得到实体:书、读者和管理员。书、读者和管理员。其其次次，分分析析它它们们之之间间的的关关系系，管管理理员员与与书书之之间间存存在在着着一一对对多多的的联联系系，联联系系命命名名为为“登登记记”，因因为为一一个个管管理理员员可可以以负负责责登登记记多多本本图图书书；管管理
35、理员员与与读读者者之之间间也也存存在在一一对对多多的的联联系系，联联系系命命名名为为“注注册册”，因因为为一一个个管管理理员员可可以以负负责责注注册册多多名名读读者者；管管理理员员、读读者者、书书之之间间存存在在多多对对多多的的借借阅阅联联系系，因因为为一一名名读读者者可可以以借借阅阅多多本本图图书书，一一个个管管理理员员可可以以办办理理多多次次借借阅阅，一一本本书书可可以以被被多多个个读读者者借借阅阅。至至此此，三三个个实实体体与与它它们们之之间间的的联联系系可以表示如下：可以表示如下：第10章数据库系统设计ppt课件（全）第10章数据库系统设计ppt课件（全）为为了了简简化化E-R图图，我
36、我们们假假定定管管理理员员的的属属性性只只有有：职职工工号号、姓姓名名、性性别别、权权限限级级别别，读读者者的的属属性性只只有有：借借书书证证号号，姓姓名名、性性别别、系系别别。书书的的属属性有：书号、书名、作者、出版社、分类号。性有：书号、书名、作者、出版社、分类号。再再分分析析每每一一个个实实体体的的标标识识符符。我我们们假假定定管管理理员员的的标标识识符符是是职职工工号号，书书的的标标识识符符是是书书号号，读读者者的标识符是借书证号。的标识符是借书证号。将将上上述述实实体体、联联系系、属属性性等等集集成成，得得到到学学生生图图书借阅管理系统完整的书借阅管理系统完整的E-R模型图如下表示：
37、模型图如下表示：第10章数据库系统设计ppt课件（全）第10章数据库系统设计ppt课件（全）3 3 3 3 E E E ER R R R模型转换为关系模型模型转换为关系模型模型转换为关系模型模型转换为关系模型 根根据据实实体体转转换换规规则则，先先把把管管理理员员、书书、读读者者实实体体转转换换关关系系，关关系系模模式式如下：如下：管理员（管理员（职工号职工号，姓名，性别，权限级别），姓名，性别，权限级别）书（书（书号书号，书名，作者，出版社，分类号），书名，作者，出版社，分类号）读者（读者（借书证号借书证号，姓名，性别，系别），姓名，性别，系别）根根据据1:n联联系系的的转转换换规规则则，把
38、把联联系系“登登记记”的的属属性性即即“读读者者权权限限”和和管管理理员员关关系系的的主主键键即即“职职工工号号”加加入入到到读读者者关关系系中中，得得到到读读者者改改进进后后的的关系关系读者（读者（借书证号借书证号,姓名姓名,性别性别,系别系别,读者权限读者权限,职工号职工号）再再把把1:n联联系系“注注册册”的的属属性性即即“入入库库时时间间”和和管管理理员员关关系系的的主主键键即即“职工号职工号”加入到书关系中，得到书改进后的关系：加入到书关系中，得到书改进后的关系：书（书（书号书号，书名，作者，库存，出版社，分类号，入库时间，书名，作者，库存，出版社，分类号，入库时间，职工号职工号）第
39、10章数据库系统设计ppt课件（全）将一个三元关系管理员、书和读者之间的借阅联系转换为一个关系：将一个三元关系管理员、书和读者之间的借阅联系转换为一个关系：借阅借阅(职工号职工号,借书证号借书证号,书号书号,借出日期，归还日期借出日期，归还日期)所以所以最终得到的关系模型最终得到的关系模型为为：管理员（管理员（职工号职工号，姓名，性别，权限级别），姓名，性别，权限级别）书（书（书号书号,书名书名,作者作者,出版社出版社,分类号分类号,入库时间入库时间,职工号职工号）读者（读者（借书证号借书证号，姓名，性别，系别，读者权限，姓名，性别，系别，读者权限，职工号职工号）借阅借阅(职工号职工号,借书证
40、号借书证号,书号书号,借出日期，归还日期借出日期，归还日期)第10章数据库系统设计ppt课件（全）用英文命名的关系模式为：用英文命名的关系模式为：Administrator（Ano,Aname,Asex,Aprivilege）BOOK（Bno，Bname，Bauthor，Bpublisher，BTPno，Indate，Ano）READER（Rno,Rname,Rsex,Rdept，Rprivilege，Ano）Borrow（Ano,Rno,Bno,Bdate）第10章数据库系统设计ppt课件（全）10.6数据库的物理设计数据库的物理设计数据库物理设计的方法数据库物理设计的方法确定数据库的存储结
41、构确定数据库的存储结构对物理结构进行评价对物理结构进行评价第10章数据库系统设计ppt课件（全）数据库物理设计的方法数据库物理设计的方法数据库逻辑设计得到的逻辑模型（或逻辑结构）就是数据库的模式。但数据库最终是存储在物理设备上的，数据库在物理设备上的存储结构和存储方式称为数据库的物理结构数据库的物理结构，它依赖于具体的DBMS。物理设计主要包括聚簇设计、索引设计聚簇设计、索引设计和分区分区设计。设计。第10章数据库系统设计ppt课件（全）确定数据库的存储结构确定数据库的存储结构1.确定数据存放位置和存储结构的因素确定数据存放位置和存储结构的因素2.存储分配参数存储分配参数第10章数据库系统设计
42、ppt课件（全）对物理结构进行评价对物理结构进行评价数据库物理设计过程中需要对时间效率、空间效率、维护代价和各种用户要求进行权衡，其结果可以产生多种方案，数据库设计人员必须对这些方案进行细致的评价，从中选择一个较优的方案作为数据库的物理结构。评价物理数据库的方法完全依赖于所选用的 DBMS，主要是从定量估算各种方案的存储空间、存取时间和维护代价入手，对估算结果进行权衡、比较，选择出一个较优的合理的物理结构。如果该结构不符合用户需求，则需要修改设计。第10章数据库系统设计ppt课件（全）10.7本章小结本章小结数据库系统的设计是一项十分复杂的系统工程。本章开始通过介绍了如何开发高效实用的数据库应用系统的基本步骤，包括需求分析、概念设计、逻辑结构设计、物理设计以及数据库的实施和运行与维护引出了下面的内容。第10章数据库系统设计ppt课件（全）