关系模型精选课件.ppt

2007-3-271关于关系模型第一页，本课件共有26页2007-3-272关系模型关系模型ER模型向关系模型的转换模型向关系模型的转换关系代数关系代数关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构关系模型第二页，本课件共有26页2007-3-273实体完整性规则实体完整性规则（entityintegrityrule）要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值。如果出现空值，那么主键值就起不了惟一标识值。如果出现空值，那么主键值就起不了惟一标识元组的作用。元组的作用。关系模型的三类完整性规则第三页，本课件共有26页2007-3-274参照完整性规则参照完整性规则（referenceintegrityrule）形式定义：形式定义：如果属性集如果属性集K是关系模式是关系模式R1的主键，的主键，K也是关也是关系模式系模式R2的外键，那么在的外键，那么在R2的关系中，的关系中，K的取值的取值只允许两种可能，或者为空值，或者等于只允许两种可能，或者为空值，或者等于R1关系关系中某个主键值。中某个主键值。这条规则的实质是这条规则的实质是“不允许引用不存在的实体不允许引用不存在的实体”。在上述形式定义中，关系模式在上述形式定义中，关系模式R1的关系称为的关系称为“参照参照关系关系”，关系模式，关系模式R2的关系称为的关系称为“依赖关系依赖关系”。关系模型的三类完整性规则第四页，本课件共有26页2007-3-275学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名课程号课程号课程号课程号成绩成绩成绩成绩101101212212221221 刘军刘军刘军刘军王丽王丽王丽王丽章华章华章华章华K5K5K8K8K9K9808076769292成绩表成绩表课程号课程号课程号课程号课程名课程名课程名课程名K5K5K8K8K9K9高等数学高等数学高等数学高等数学C C语言语言语言语言计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络课程表课程表学号是主码学号是主码课程号是外码课程号是外码课程号是主码课程号是主码课程号是主码课程号是主码根据数据参照完整性的定义，成绩表中课程号的值根据数据参照完整性的定义，成绩表中课程号的值或者为空，或者在课程表中的课程号中能够找到。或者为空，或者在课程表中的课程号中能够找到。或者为空，或者在课程表中的课程号中能够找到。或者为空，或者在课程表中的课程号中能够找到。第五页，本课件共有26页2007-3-276关系模型的三类完整性规则参照完整性举例一：参照完整性举例一：在关系数据库中有下列两个关系模式：在关系数据库中有下列两个关系模式：S（S#，SNAME，AGE，SEX）SC（S#，C#，GRADE）这里带下划线者为主键，这里带下划线者为主键，S#为外键。据规则要求为外键。据规则要求关系关系SC中的中的S#值应该在关系值应该在关系S中出现。如果关系中出现。如果关系SC中有一个元组（中有一个元组（S7,C4,80），而学号），而学号S7却在关却在关系系S中找不到，那么我们就认为在关系中找不到，那么我们就认为在关系SC中引用了中引用了一个不存在的学生实体，这就违反了参照完整性规一个不存在的学生实体，这就违反了参照完整性规则。则。另外，在关系另外，在关系SC中中S#不仅是外键，也是主键的不仅是外键，也是主键的一部分，因此这里一部分，因此这里S#值不允许空。值不允许空。第六页，本课件共有26页2007-3-277关系模型的三类完整性规则参照完整性举例二：参照完整性举例二：设工厂数据库中有两个关系模式：设工厂数据库中有两个关系模式：DEPT(D#，DNAME)EMP(E#，ENAME，SALARY，D#)车间模式车间模式DEPT的属性为车间编号、车间名，职的属性为车间编号、车间名，职工模式工模式EMP的属性为工号、姓名、工资、所在车的属性为工号、姓名、工资、所在车间的编号。每个模式的主键与外键已标出。在间的编号。每个模式的主键与外键已标出。在EMP中，由于中，由于D#不在主键中，因此不在主键中，因此D#值允许空。值允许空。第七页，本课件共有26页2007-3-278用户定义的完整性规则用户定义的完整性规则在建立关系模式时，对属性定义了数据类型，即在建立关系模式时，对属性定义了数据类型，即使这样可能还满足不了用户的需求。此时，用户可以使这样可能还满足不了用户的需求。此时，用户可以针对具体的数据约束，设置完整性规则，由系统来检针对具体的数据约束，设置完整性规则，由系统来检验实施，以使用统一的方法处理它们，不再由应用程验实施，以使用统一的方法处理它们，不再由应用程序承担这项工作。序承担这项工作。例如学生的年龄定义为两位整数，范围还太例如学生的年龄定义为两位整数，范围还太大，我们可以写如下规则把年龄限制在大，我们可以写如下规则把年龄限制在15-30岁岁之间：之间：CHECK（AGEBETWEEN15AND30）返回关系模型的三类完整性规则第八页，本课件共有26页2007-3-279数据库的三级模式结构第九页，本课件共有26页2007-3-2710数据库的三级模式结构数据的三级抽象术语 数据模型数据模型用数据定用数据定义语义语言言描述的称呼描述的称呼其他称呼其他称呼外部外部级级外模型外模型外模式外模式子模式子模式概念概念级级概念模型概念模型概念模式概念模式模式模式内部内部级级内模型内模型内模式内模式物理模式物理模式第十页，本课件共有26页2007-3-2711 应用应用A A 应用应用B B 应用应用C C 应用应用D D 应用应用E E 外模式外模式 1 1 外模式外模式 2 2 外模式外模式 3 3 外模式外模式/模式映象模式映象 模式模式 数据库管理员数据库管理员系统分析员系统分析员模式模式/内模式映象内模式映象 内模式内模式 数据库数据库 用户用户第十一页，本课件共有26页2007-3-2712模式结构中的五个要素概概念念模模式式（conceptnal conceptnal schemaschema）是是数数据据库库中中全全部数据的整体逻辑结构的描述。部数据的整体逻辑结构的描述。外外模模式式（external external schemaschema）是是用用户户与与数数据据库库系系统统的的接口，是用户用到的那部分数据的描述。接口，是用户用到的那部分数据的描述。内内模模式式（internal internal schemaschema）是是数数据据库库在在物物理理存存储储方方面面的的描描述述，定定义义所所有有内内部部记记录录类类型型、索索引引和和文文件件的的组织方式，以及数据控制方面的细节。组织方式，以及数据控制方面的细节。第十二页，本课件共有26页2007-3-2713模式结构中的五个要素模模式式内内模模式式映映象象存存在在于于概概念念级级和和内内部部级级之之间间，用于定义概念模式和内模式之间的对应性。用于定义概念模式和内模式之间的对应性。外外模模式式模模式式映映象象存存在在于于外外部部级级和和概概念念级级之之间间，用于定义外模式和概念模式之间的对应性。用于定义外模式和概念模式之间的对应性。第十三页，本课件共有26页2007-3-2714两级数据独立性数据独立性（data independence）是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两个级别。第十四页，本课件共有26页2007-3-2715两级数据独立性v物理独立性物理独立性是指数据库应用程序不依赖于数据库是指数据库应用程序不依赖于数据库中存储数据的物理结构。通过物理数据独立性的中存储数据的物理结构。通过物理数据独立性的规定，可以使用户对存储的数据进行修改而不必规定，可以使用户对存储的数据进行修改而不必去改动自己的应用程序。去改动自己的应用程序。v逻辑独立性逻辑独立性是指可以单独对数据库的逻辑结构进是指可以单独对数据库的逻辑结构进行修改，而不必去修改相应的应用程序。行修改，而不必去修改相应的应用程序。第十五页，本课件共有26页2007-3-2716 关系数据库的规范化关系数据库的规范化中我们介绍关系与表格时曾指出并不是所有的中我们介绍关系与表格时曾指出并不是所有的二维表格都可以称为关系，在关系数据库中，每二维表格都可以称为关系，在关系数据库中，每一个表格必须满足一定的要规范条件。一个表格必须满足一定的要规范条件。数据模型是数据库应用系统的基础和核心，数据模型是数据库应用系统的基础和核心，合理设计数据模型是数据库应用系统设计的关键，合理设计数据模型是数据库应用系统设计的关键，使用规范化的优点是：使用规范化的优点是：l l大大改进数据库的整体组织结构大大改进数据库的整体组织结构l l减少数据冗余减少数据冗余l l增强数据的一致性和正确性增强数据的一致性和正确性l l提高数据库设计的灵活性提高数据库设计的灵活性 更好的处理数据库的安全性更好的处理数据库的安全性第十六页，本课件共有26页2007-3-2717数据库的三个规范化形式数据库的三个规范化形式 数据模型应进行规范化处理，一个数据库可数据模型应进行规范化处理，一个数据库可以有三种不同的规范化形式，即：以有三种不同的规范化形式，即：l l第一规范化形式第一规范化形式 1NF 1NFl l第二规范化形式第二规范化形式 2NF 2NFl l第三规范化形式第三规范化形式 3NF 3NF1.第一规范化形式第一规范化形式1NF1NF 第第一一规规范范化化形形式式简简称称第第一一范范式式：在在一一个个关关系系（数数据据表表）中中没没有有重重复复的的数数据据项项，每每个个属属性性都都是是不不可可分分割割的的最最小小数数据据元元素素。即即每每列列的的列列名名（字字段段名名）都都是是惟惟一一的的，一一个个关关系系中中不不允允许许有有两两个个相相同同的的属属性性名名，同同一一列列的的数数据据具具有有相相同同的的数数据据类类型型，列列的的顺顺序序交交换换后后不不能能改改变变关关系系的的实实际意义。际意义。字段：字段：就是数据表中的列，一列叫做一个字就是数据表中的列，一列叫做一个字段，表示关系中实体的一个属性。段，表示关系中实体的一个属性。简单说第一范式就是指数据表中没有相同的简单说第一范式就是指数据表中没有相同的列列字段惟一。字段惟一。关系数据关系数据库库中所有的数据表中所有的数据表都必都必须满须满足足1NF1NF。第十七页，本课件共有26页2007-3-2718第二规范化形式第二规范化形式 2NF 2NF 第二规范化形式简称第二范式：在已满足第二规范化形式简称第二范式：在已满足1NF1NF的关系中，一行（数据元组、记录）中的关系中，一行（数据元组、记录）中所有非关键字数据元素都完全依赖于关键字所有非关键字数据元素都完全依赖于关键字（记录惟一）。即一个关系中不允许有两个（记录惟一）。即一个关系中不允许有两个相同的实体，行的顺序交换后不能改变数据相同的实体，行的顺序交换后不能改变数据表的实际意义。表的实际意义。关键字：也叫关键字段或主键，是所有数据关键字：也叫关键字段或主键，是所有数据都是惟一不重复的字段或字段的组合。都是惟一不重复的字段或字段的组合。记录：记录：数据表中的一行叫做一条记录，由数据表中的一行叫做一条记录，由表中各列的数据项组成，是一组多个相关数表中各列的数据项组成，是一组多个相关数据的集合，也称为数据元组。据的集合，也称为数据元组。如果指定一个关键字，则可以在这个数据表如果指定一个关键字，则可以在这个数据表中惟一确定一条记录（行），比如在学生中惟一确定一条记录（行），比如在学生信息表里指定信息表里指定“学号学号”为关键字，则每个为关键字，则每个学号都惟一的表示一个学生的信息，其他属学号都惟一的表示一个学生的信息，其他属性都完全依赖于性都完全依赖于“学号学号”。简单说第二范式就是数据表中没有相同的简单说第二范式就是数据表中没有相同的行，通过关键字使记录惟一。行，通过关键字使记录惟一。不不满满足足2NF2NF的的数据表，将数据表，将导导致数据插入或致数据插入或删删除的异常，稍除的异常，稍有不慎会使数据不一致，有不慎会使数据不一致，规规范化的数据表都范化的数据表都必必须满须满足足2NF2NF。第十八页，本课件共有26页2007-3-2719【实例练习【实例练习1-21-2】根据第二范式要求，不难发现电脑器材根据第二范式要求，不难发现电脑器材销售管理数据库模型表销售管理数据库模型表1.71.7销售表销售表xxxxxxxx不满足第二范式：不满足第二范式：因为公司每天可以销售多种商品，则因为公司每天可以销售多种商品，则“销销售日期售日期”不惟一；一个客户可能多次购买不不惟一；一个客户可能多次购买不同的商品，则同的商品，则“客户名称客户名称”不惟一；同一货不惟一；同一货号的商品会多次销售给不同的客户号的商品会多次销售给不同的客户。就是。就是说说序序号号销销售售日日期期客客户户名名称称货货号号货货名名规规格格单单位位销销售售单单价价销销售售数数量量销销售售金金额额销售销售员员第十九页，本课件共有26页2007-3-2720销售表销售表xxxxxxxx中没有一列的值是保证不可重中没有一列的值是保证不可重复的，无法指定关键字段使某条销售记录惟复的，无法指定关键字段使某条销售记录惟一，即不能保证没有相同的行。一，即不能保证没有相同的行。解决方法：解决方法：增增加加一一列列“序序号号”作作为为该该表表的的关关键键字字，该该列列数数据据没没有有重重复复的的值值，则则可可以以保保证证没没有有重重复复的的记录记录（行），以（行），以满满足足2NF2NF。第二十页，本课件共有26页2007-3-2721第三规范化形式第三规范化形式 3NF 3NF在已满足在已满足2NF2NF的关系中，不存在传递依赖于的关系中，不存在传递依赖于关键字的数据项。关键字的数据项。传递依赖：传递依赖：某些列的数据不是直接依赖于某些列的数据不是直接依赖于关键字，而是通过某个非关键字间接的依赖关键字，而是通过某个非关键字间接的依赖于关键字。于关键字。简单说第三范式就是表中没有间接依赖关简单说第三范式就是表中没有间接依赖关键字的数据项。键字的数据项。实现第三范式的方法就是将不依赖关键字实现第三范式的方法就是将不依赖关键字的列删除，单独创建一个数据表存储。的列删除，单独创建一个数据表存储。规范化的数据库应尽量满足规范化的数据库应尽量满足3NF3NF，一个满，一个满足足3NF3NF的数据库将有效地减少数据冗余。的数据库将有效地减少数据冗余。注意：三个范式不是独立的，注意：三个范式不是独立的，3NF3NF包含包含2NF2NF，2NF2NF又包含又包含1NF1NF。第二十一页，本课件共有26页2007-3-2722【实例练习【实例练习1-31-3】进货表进货表xxxxxxxx既不满足第二范式也不满既不满足第二范式也不满足第三范式。足第三范式。第一：由于每列数据都不能惟一标识一条第一：由于每列数据都不能惟一标识一条进货记录，增加一列进货记录，增加一列“序号序号”作为关键字，作为关键字，即可以满足第二范式。即可以满足第二范式。第二：第二：“厂家地址、账户、联系人厂家地址、账户、联系人”不是不是“进货记录进货记录”实体中必不可少的数据项，它实体中必不可少的数据项，它们只依赖于们只依赖于“供货商供货商”，通过，通过“供货商供货商”而而间接依赖于关键字，是具有传递依赖的数据间接依赖于关键字，是具有传递依赖的数据项。项。解决方法：解决方法：将将进货进货表表xxxxxxxx中有中有传递传递依依赖赖的的“厂家厂家地址、地址、账户账户、联联系人系人”三列三列删删除，除，单单独建立独建立一个存一个存储进货储进货厂家信息的供厂家信息的供货货商表，指商表，指定定“供供货货商商ID”ID”字段字段为为主主键键，使其，使其满满足第二足第二范式（也范式（也满满足第三范式）。足第三范式）。供货商供货商IDID供货商供货商厂家地址厂家地址账户账户联系人联系人第二十二页，本课件共有26页2007-3-2723【实例练习【实例练习1-31-3】增加供增加供货货商表后，可在商表后，可在进货进货表表xxxxxxxx中只保留一个中只保留一个“供供货货商商ID”ID”字段，以字段，以便与供便与供货货商表建立关商表建立关联联。注意：注意：uu修改后的进货表修改后的进货表xxxxxxxx在与供货商在与供货商表建立关联后（在后面介绍），我们就可表建立关联后（在后面介绍），我们就可以通过以通过“供货商供货商ID”ID”字段在供货商表中字段在供货商表中找到该厂家的所有信息。找到该厂家的所有信息。uu序序号号进进 货货日期日期货货号号货货名名规规格格单单位位进进价价进进 货货数量数量供货供货商商IDID收收货货人人第二十三页，本课件共有26页2007-3-2724修改后的进货表修改后的进货表xxxxxxxx仅仅消除了一部分传仅仅消除了一部分传递依赖，仍不满足第三范式，因为递依赖，仍不满足第三范式，因为“货名货名”“”“规格规格”“”“单位单位”也是依赖于也是依赖于“货号货号”具具有传递依赖的数据项，同样修改后的表有传递依赖的数据项，同样修改后的表1.91.9销售表销售表xxxxxxxx也不满足第三范式，我们将也不满足第三范式，我们将在后面再进一步规范。在后面再进一步规范。第二十四页，本课件共有26页2007-3-27251.4.2 1.4.2 数据库规范化设计的原则数据库规范化设计的原则 规范化数据库的设计原则：规范化数据库的设计原则：l l保保证证数数据据库库中中的的所所有有数数据据表表都都能能满满足足2NF2NF，力求绝大多数数据表满足，力求绝大多数数据表满足3NF3NF；l l保证数据的完整性；保证数据的完整性；l l尽可能减少数据冗余。尽可能减少数据冗余。第二十五页，本课件共有26页2007-3-2726感谢大家观看第二十六页，本课件共有26页