数据库设计-概念结构设计(上课ppt课件).ppt

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1、概念结构设计概述概念结构设计概述概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计视图的集成视图的集成 什么是概念结构设计什么是概念结构设计需求分析阶段描述的用户应用需求是现需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求实世界的具体需求将需求分析得到的用户需求抽象为信息将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设结构即概念模型的过程就是概念结构设计计概念结构是各种数据模型的共同基础，概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。从而更加稳定。概念结构设计是

2、整个数据库设计的关键概念结构设计是整个数据库设计的关键现实世界现实世界机器世界机器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念结构设计概念结构设计 概念结构设计的特点概念结构设计的特点（1）能真实、充分地反映现实世界，包）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一对数据的处理要求。是对现实世界的一个真实模型。个真实模型。（2）易于理解，从而可以用它和不熟悉）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计成功的关键。与是数据库的设计成功的关键。

3、 概念结构设计的特点概念结构设计的特点(续续) （3）易于更改，当应用环境和应用要求改变）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。时，容易对概念模型修改和扩充。 （4）易于向关系、网状、层次等各种数据模）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。型转换。 描述概念模型的工具描述概念模型的工具 E-R模型模型概念结构设计概述概念结构设计概述概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计视图的集成视图的集成 设计概念结构的四类方法设计概念结构的四类方法自顶向下自顶向下 首先定义全局概念结构框架，然首先定义全局概念结构框架，然后逐

4、步细化后逐步细化自底向上自底向上 首先定义各局部应用概念结构，首先定义各局部应用概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概然后将它们集成起来，得到全局概念结构念结构逐步扩张逐步扩张 首先定义最重要的核心概念结构，首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概步生成其他概念结构，直至总体概念结构念结构混合策略混合策略 将自顶向下和自底向上相结合，将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结底向

5、上策略中设计的各局部概念结构。构。自顶向下策略自顶向下策略自底向上策略自底向上策略 逐步扩张的设计方法核心需求需求核心概念结构其他概念结构全局概念结构 常用策略（萨师煊常用策略（萨师煊P215图图6.8）自顶向下地进行需求分析自顶向下地进行需求分析自底向上地设计概念结构自底向上地设计概念结构 自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤 （萨师煊（萨师煊P216图图6.9）第第1步：抽象数据并设计局部视图步：抽象数据并设计局部视图第第2步：集成局部视图，得到全局概念结步：集成局部视图，得到全局概念结构构概念结构设计概述概念结构设计概述概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤数据

6、抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计视图的集成视图的集成 数据抽象数据抽象 局部视图设计局部视图设计 概念结构是对现实世界的一种抽象概念结构是对现实世界的一种抽象从实际的人、物、事和概念中抽取所关从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节心的共同特性，忽略非本质的细节用各种概念精确地加以描述用各种概念精确地加以描述组成了某种模型组成了某种模型 三种常用抽象（三种常用抽象（ 1. 分类分类Classification）定义某一类概念作为现实世界中一组对定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型象的类型这些对象具有某些共同的特性和行为这些对象具有某些共同的特性和行为它抽象

7、了对象它抽象了对象值和型值和型之间的之间的“is member of”的语义的语义在在E-R模型中，实体型就是这种抽象例：模型中，实体型就是这种抽象例：P216图图6.10 三种常用抽象（三种常用抽象（ 2. 聚集聚集Aggregation）定义某一类型的组成成分定义某一类型的组成成分它抽象了对象内部类型和成分之间它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义的语义在在E-R模型中若干属性的聚集组成了实体模型中若干属性的聚集组成了实体型，就是这种抽象型，就是这种抽象例：例：P217图图6.11，图，图6.12 三种常用抽象（三种常用抽象（ 3. 概括概括Generalizatio

8、n）定义类型之间的一种子集联系定义类型之间的一种子集联系它抽象了类型之间的它抽象了类型之间的“is subset of”的的语义语义概括有一个很重要的性质：继承性。子概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超类上定义的所有抽象。类继承超类上定义的所有抽象。 例：萨师煊例：萨师煊P217图图6.13 注：原注：原E-R模型不具有概括，对模型不具有概括，对E-R模型作了扩充模型作了扩充后，允许定义超类实体型和子类实体型。后，允许定义超类实体型和子类实体型。 用双竖边的矩形框表示子类，用双竖边的矩形框表示子类， 用直线加小圆圈表示超类用直线加小圆圈表示超类-子类的联系子类的联系 数据抽象的用途数据抽

9、象的用途对需求分析阶段收集到的数据进行分类、对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织（聚集），形成组织（聚集），形成实体实体实体的属性，标识实体的码实体的属性，标识实体的码确定实体之间的联系类型确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n) 设计分设计分E-R图的步骤图的步骤:选择局部应用选择局部应用逐一设计分逐一设计分E-R图图 需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。述了整个系统。 设计分设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，在图首先需要根据系统的具体情况，在多层的数据流图中多层的数据流图中选择选择一个一个适当层次的数据流图适

10、当层次的数据流图，让这组图中每一部分对应一个局部应用，然后以让这组图中每一部分对应一个局部应用，然后以这一层次的数据流图为出发点，设计分这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。图。 通常以中层数据流图作为设计分通常以中层数据流图作为设计分E-R图图的依据。原因：的依据。原因：高层数据流图只能反映系统的概貌高层数据流图只能反映系统的概貌中层数据流图能较好地反映系统中各局中层数据流图能较好地反映系统中各局部应用的子系统组成部应用的子系统组成低层数据流图过细低层数据流图过细例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂，例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂，因此可以它们入手设计学生管理子系统的因此可以

11、它们入手设计学生管理子系统的分分E-R图。如果局部应用比较复杂，则可以图。如果局部应用比较复杂，则可以从更下层的数据流图入手。从更下层的数据流图入手。 任务任务标定局部应用中的实体、属性、码，实体间标定局部应用中的实体、属性、码，实体间的联系的联系 将各局部应用涉及的数据分别从数据字典将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定各局部中抽取出来，参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的应用中的实体、实体的属性、标识实体的码，确定实体之间的联系及其类型（码，确定实体之间的联系及其类型（1:11:1，1:n1:n，m:nm:n） 如何抽象实体和属性如何抽象

12、实体和属性实体实体：现实世界中一组具有某些共同特：现实世界中一组具有某些共同特性和行为的对象就可以抽象为一个实体。性和行为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体之间是对象和实体之间是“is member of的关的关系。系。 例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象为学生实体。为学生实体。属性属性：对象类型的组成成分可以抽象为：对象类型的组成成分可以抽象为实体的属性。组成成分与对象类型之间实体的属性。组成成分与对象类型之间是是“is part of的关系。的关系。例：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生例：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生实体

13、的属性。其中学号为标识学生实体的码。实体的属性。其中学号为标识学生实体的码。 如何区分实体和属性如何区分实体和属性实体与属性是相对而言的实体与属性是相对而言的。同一事物，。同一事物，在一种应用环境中作为在一种应用环境中作为“属性属性”，在另，在另一种应用环境中就必须作为一种应用环境中就必须作为“实体实体”。例：例：学校中的系，在某种应用环境中，它只是学校中的系，在某种应用环境中，它只是作为作为“学生学生”实体的一个属性，表明一个学生实体的一个属性，表明一个学生属于哪个系；而在另一种环境中，由于需要考属于哪个系；而在另一种环境中，由于需要考虑一个系的系主任、教师人数、学生人数、办虑一个系的系主任

14、、教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需要作为实体了公地点等，这时它就需要作为实体了。 一般原则一般原则 属性不能再具有需要描述的性质。即属性必属性不能再具有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。组成。 属性不能与其他实体具有联系。联系只发生属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间。在实体之间。 符合上述两条特性的事物一般作为属性对待。符合上述两条特性的事物一般作为属性对待。 为了简化为了简化E-R图的处置，现实世界中的事物凡图的处置，现实世界中的事物凡能够作为属性对待的，应尽量作为属性。能够作为属性对待的，应尽量

15、作为属性。例例1：“学生学生”由学号、姓名等属性进一由学号、姓名等属性进一步描述，根据准则，步描述，根据准则，“学生学生”只能作只能作为实体，不能作为属性。为实体，不能作为属性。例例2：职称通常作为教师实体的属性，但：职称通常作为教师实体的属性，但在涉及住房分配时，由于分房与职称有在涉及住房分配时，由于分房与职称有关，也就是说职称与住房实体之间有联关，也就是说职称与住房实体之间有联系，根据准则，这时把职称作为实体系，根据准则，这时把职称作为实体来处理会更合适些。（教程来处理会更合适些。（教程194图图6-10） 设计分设计分E-R图的步骤图的步骤（1）以数据字典为出发点定义）以数据字典为出发点

16、定义E-R图。图。 数据字典中的数据字典中的“数据结构数据结构”、“数据流数据流”和和“数据存储数据存储”等已是等已是若干属性的有意义的聚合若干属性的有意义的聚合（2）按上面给出的准则进行必要的调整。）按上面给出的准则进行必要的调整。例：学籍管理局部应用中主要涉及的实体包括学生、宿舍、例：学籍管理局部应用中主要涉及的实体包括学生、宿舍、档案材料、班级、班主任。档案材料、班级、班主任。实体之间的联系：实体之间的联系： 由于一个宿舍可以住多个学生，而一个学生只由于一个宿舍可以住多个学生，而一个学生只能住在某一个宿舍中，因此宿舍与学生之间是能住在某一个宿舍中，因此宿舍与学生之间是1:n的联系。的联系

17、。 由于一个班级往往有若干名学生，而一个学生由于一个班级往往有若干名学生，而一个学生只能属于一个班级，因此班级与学生之间也是只能属于一个班级，因此班级与学生之间也是1:n的联系的联系。由于班主任同时还要教课，因此班主任由于班主任同时还要教课，因此班主任与学生之间存在指导联系，一个班主任与学生之间存在指导联系，一个班主任要教多名学生，而一个学生只对应一个要教多名学生，而一个学生只对应一个班主任，因此班主任与学生之间也是班主任，因此班主任与学生之间也是1:n的联系。的联系。而学生和他自己的档案材料之间，班级而学生和他自己的档案材料之间，班级与班主任之间都是与班主任之间都是1:1的联系。的联系。学籍

18、管理局部应用的分学籍管理局部应用的分E-R图草图：教程图草图：教程195图图611 接下来需要进一步斟酌该接下来需要进一步斟酌该E-R图，做适当调整。图，做适当调整。 (1) 在一般情况下，性别通常作为学生实体的在一般情况下，性别通常作为学生实体的属性，但在本局部应用中，由于宿舍分配与学属性，但在本局部应用中，由于宿舍分配与学生性别有关，根据准则，应该把性别作为实生性别有关，根据准则，应该把性别作为实体对待。体对待。 (2) 数据存储数据存储“学生登记表学生登记表”，由于是手工填，由于是手工填写，供存档使用，其中有用的部分已转入学生写，供存档使用，其中有用的部分已转入学生档案材料中，因此这里就

19、不必作为实体了。档案材料中，因此这里就不必作为实体了。最后得到学籍管理局部应用的分最后得到学籍管理局部应用的分E-R图：教程图：教程195如图如图6-12。该该E-R图中省略了各个实体的属性描述：图中省略了各个实体的属性描述：学生：学生：学号学号，姓名，出生日期，姓名，出生日期性别：性别：性别性别档案材料：档案材料：档案号档案号， 班级：班级：班级号班级号，学生人数，学生人数班主任：班主任：职工号职工号，姓名，性别，姓名，性别， 是否为优秀班主任是否为优秀班主任 宿舍：宿舍：宿舍编号宿舍编号，地址，人数，地址，人数 其中有下划线的属性为实体的码。其中有下划线的属性为实体的码。同样方法可以得到课

20、程管理局部应用的分同样方法可以得到课程管理局部应用的分E-R图，（萨师煊图，（萨师煊图图6-13）各实体的属性分别为：各实体的属性分别为：学生：姓名，学生：姓名，学号学号，性别，年龄，所在系，性别，年龄，所在系， 年级，平均成绩年级，平均成绩课程：课程：课程号课程号，课程名，学分，课程名，学分教师：教师：职工号职工号，姓名，性别，职称，姓名，性别，职称教科书：教科书：书号书号，书名，价钱，书名，价钱教室：教室：教室编号教室编号，地址，容量，地址，容量概念结构概念结构概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计视图的集成视图的集成 各个局部视图即分

21、各个局部视图即分E-R图建立好后，还需要图建立好后，还需要对它们进行合并，集成为一个整体的数据对它们进行合并，集成为一个整体的数据概念结构即总概念结构即总E-R图。图。 视图集成的两种方式视图集成的两种方式一次集成（萨师煊一次集成（萨师煊224图图6.25(a)） 一次集成多个分一次集成多个分E-R图图 通常用于局部视图比较简单时通常用于局部视图比较简单时逐步累积式（萨师煊逐步累积式（萨师煊P224图图6.25(b)） 首先集成两个局部视图（通常是比较首先集成两个局部视图（通常是比较关键的两个局部视图）关键的两个局部视图） 以后每次将一个新的局部视图集成进以后每次将一个新的局部视图集成进来来

22、集成局部集成局部E-R图的步骤图的步骤1. 合并合并2. 修改与重构修改与重构 各分图存在冲突各分图存在冲突各个局部应用所面向的问题不同各个局部应用所面向的问题不同由不同的设计人员进行设计由不同的设计人员进行设计各个分各个分E-R图之间必定会存在许多不一致图之间必定会存在许多不一致的地方的地方合并分合并分E-R图的主要工作与关键所在：合图的主要工作与关键所在：合理消除各分理消除各分E-R图的冲突图的冲突 冲突的种类冲突的种类属性冲突属性冲突命名冲突命名冲突结构冲突结构冲突 两类属性冲突两类属性冲突属性域冲突属性域冲突：属性值的类型、取值范围：属性值的类型、取值范围或取值集合不同。或取值集合不同

23、。例例1， 由于学号是数字，因此某些部门（即局部由于学号是数字，因此某些部门（即局部应用）将学号定义为整数形式，而由于学号不用应用）将学号定义为整数形式，而由于学号不用参与运算，因此另一些部门（即局部应用）将学参与运算，因此另一些部门（即局部应用）将学号定义为字符型形式。号定义为字符型形式。例例2， 某些部门（即局部应用）以出生日期形式某些部门（即局部应用）以出生日期形式表示学生的年龄，而另一些部门（即局部应用）表示学生的年龄，而另一些部门（即局部应用）用整数形式表示学生的年龄。用整数形式表示学生的年龄。属性取值单位冲突属性取值单位冲突。例：学生的身高，有的以米为单位，有的以厘例：学生的身高，

24、有的以米为单位，有的以厘米为单位，有的以尺为单位。米为单位，有的以尺为单位。 属性冲突的解决方法属性冲突的解决方法 通常用讨论、协商等行政手段加以解决通常用讨论、协商等行政手段加以解决 两类命名冲突两类命名冲突 同名异义同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用：不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字中具有相同的名字 例，局部应用例，局部应用A中将教室称为房间中将教室称为房间 局部应用局部应用B中将学生宿舍称为房间中将学生宿舍称为房间 异名同义（一义多名）异名同义（一义多名）：同一意义的对象在不：同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字同的局部应用中具有不同的名字 例，有的部门把教

25、科书称为课本例，有的部门把教科书称为课本 有的部门则把教科书称为教材有的部门则把教科书称为教材 命名冲突可能发生在属性级、实体级、联命名冲突可能发生在属性级、实体级、联系级上。其中属性的命名冲突更为常见。系级上。其中属性的命名冲突更为常见。 命名冲突的解决方法命名冲突的解决方法通过讨论、协商等行政手段加以解决通过讨论、协商等行政手段加以解决 三类结构冲突三类结构冲突同一对象在不同应用中具有不同的抽象同一对象在不同应用中具有不同的抽象 例，例，“课程课程”在某一局部应用中被当作在某一局部应用中被当作实体实体 在另一局部应用中则被当作属性在另一局部应用中则被当作属性解决方法：通常是把属性变换为实解

26、决方法：通常是把属性变换为实体或把实体变换为属性，使同一对体或把实体变换为属性，使同一对象具有相同的抽象。变换时要遵循象具有相同的抽象。变换时要遵循两个准则。两个准则。 同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同，或者属性的排列次序不完全相同全相同，或者属性的排列次序不完全相同。 产生原因：不同的局部应用关心的是该实体产生原因：不同的局部应用关心的是该实体的不同侧面。的不同侧面。 解决方法：使该实体的属性取各分解决方法：使该实体的属性取各分E-R图中图中属性的并集，再适当设计属性的次序。属性的并集，再适当设计属性的次序。学生学生学号学号 姓名姓名性别

27、性别平均成绩平均成绩(a)在局部应用在局部应用A中中学生学生学号学号 姓名姓名出生日期出生日期年级年级(b)在局部应用在局部应用B中中所在系所在系 学生学生学号学号 姓名姓名 政治面貌政治面貌 (c)在局部应用在局部应用C中中学生学生 政治政治面貌面貌 学号学号出生出生日期日期年级年级(d)合并后合并后所在系所在系 平均平均成绩成绩姓名姓名性别性别实体之间的联系在不同局部视图中呈现实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型不同的类型例例1， 实体实体E1与与E2在局部应用在局部应用A中是多中是多对多联系，而在局部应用对多联系，而在局部应用B中是一对多联中是一对多联系系例例2， 在局部应用在局

28、部应用X中中E1与与E2发生联系，发生联系，而在局部应用而在局部应用Y中中E1、E2、E3三者之间三者之间有联系。有联系。解决方法：根据应用语义对实体联解决方法：根据应用语义对实体联系的类型进行综合或调整。系的类型进行综合或调整。(萨师萨师煊煊P226图图6.27)例：生成学校管理系统的初步例：生成学校管理系统的初步E-R图图以合并学籍管理局部视图以合并学籍管理局部视图, 课程管理局部视图为课程管理局部视图为例例这两个分这两个分E-R图存在着多方面的冲突：图存在着多方面的冲突：(1) 班主任实际上也属于教师，也就是说学籍管理班主任实际上也属于教师，也就是说学籍管理中的班主任实体与课程管理中的教

29、师实体在一定中的班主任实体与课程管理中的教师实体在一定程度上属于异名同义，可以应将学籍管理中的班程度上属于异名同义，可以应将学籍管理中的班主任实体与课程管理中的教师实体统一称为教师，主任实体与课程管理中的教师实体统一称为教师，统一后教师实体的属性构成为：统一后教师实体的属性构成为：教师：教师：职工号职工号，姓名，性别，职称，姓名，性别，职称， 是否为优秀班主任是否为优秀班主任(2) 将班主任改为教师后，教师与学生之间的联系在将班主任改为教师后，教师与学生之间的联系在两个局部视图中呈现两种不同的类型，一种是学两个局部视图中呈现两种不同的类型，一种是学籍管理中教师与学生之间的籍管理中教师与学生之间

30、的指导指导联系，一种是课联系，一种是课程管理中教师与学生之间的程管理中教师与学生之间的教学教学联系，由于联系，由于指导指导联系实际上可以包含在联系实际上可以包含在教学教学联系之中，因此可以联系之中，因此可以将这两种联系综合为将这两种联系综合为教学教学联系。联系。(3) 性别在两个局部应用中具有不同的抽象，它在学性别在两个局部应用中具有不同的抽象，它在学籍管理中为实体，在课程管理中为属性，按照前籍管理中为实体，在课程管理中为属性，按照前面提到的面提到的两个原则两个原则，在合并后的，在合并后的E-R图中性别只图中性别只能作为实体，否则它无法与宿舍实体发生联系。能作为实体，否则它无法与宿舍实体发生联

31、系。(4) 在两个局部在两个局部E-R图中，学生实体属性组成及次序图中，学生实体属性组成及次序都存在差异，应将所有属性综合，并重新调整次都存在差异，应将所有属性综合，并重新调整次序。假设调整结果为：序。假设调整结果为：学生：学生：学号学号，姓名，出生日期，年龄，所在系，姓名，出生日期，年龄，所在系，年级，平均成绩年级，平均成绩解决上述冲突后，学籍管理分解决上述冲突后，学籍管理分E-R图与课程管理图与课程管理分分E-R图合并为萨师煊图合并为萨师煊198图图6-16的形式。的形式。 基本任务基本任务消除不必要的冗余，设计生成基本消除不必要的冗余，设计生成基本E-R图图合并合并初步初步E-R图图分分

32、E-R图图基本基本E-R图图消除不必要的冗余消除不必要的冗余可能存在冗余的数据可能存在冗余的数据和冗余的实体间联系和冗余的实体间联系1冗余冗余2消除冗余的方法消除冗余的方法 冗余的数据是指可由基本数据导出的数据，冗余的数据是指可由基本数据导出的数据，冗余的联系是指可由其他联系导出的联系。冗余的联系是指可由其他联系导出的联系。 冗余数据和冗余联系容易破坏数据库的完整性，冗余数据和冗余联系容易破坏数据库的完整性，给数据库维护增加困难给数据库维护增加困难 并不是所有的冗余数据与冗余联系都必须加以消并不是所有的冗余数据与冗余联系都必须加以消除，有时为了提高某些应用的效率，不得不以冗除，有时为了提高某些

33、应用的效率，不得不以冗余信息作为代价。余信息作为代价。 设计数据库概念结构时，哪些冗余信息必须消除，设计数据库概念结构时，哪些冗余信息必须消除，哪些冗余信息允许存在，需要根据用户的整体需哪些冗余信息允许存在，需要根据用户的整体需求来确定。求来确定。 消除不必要的冗余后的初步消除不必要的冗余后的初步E-R图称为基本图称为基本E-R图。图。 分析方法分析方法以数据字典和数据流图为依据，根据数以数据字典和数据流图为依据，根据数据字典中关于数据项之间逻辑关系的说据字典中关于数据项之间逻辑关系的说明来消除冗余。明来消除冗余。例，教师工资单中包括该教师的基本工资、各种例，教师工资单中包括该教师的基本工资、

34、各种补贴、应扣除的房租水电费以及实发工资。补贴、应扣除的房租水电费以及实发工资。由于实发工资可以由前面各项推算出来，因此可由于实发工资可以由前面各项推算出来，因此可以去掉，在需要查询实发工资时根据基本工资、以去掉，在需要查询实发工资时根据基本工资、各种补贴、应扣除的房租水电费数据临时生成。各种补贴、应扣除的房租水电费数据临时生成。如果是为了提高效率，人为地保留了一如果是为了提高效率，人为地保留了一些冗余数据，则应把数据字典中数据关些冗余数据，则应把数据字典中数据关联的说明作为完整性约束条件。联的说明作为完整性约束条件。一种更好的方法是把冗余数据定义在视一种更好的方法是把冗余数据定义在视图中图中

35、 规范化理论规范化理论函数依赖的概念提供了消除冗余联系的函数依赖的概念提供了消除冗余联系的形式化工具形式化工具 方法方法1. 确定分确定分E-R图实体之间的数据依赖图实体之间的数据依赖FL 。实体之间一对一、一对多、多对多的联实体之间一对一、一对多、多对多的联系可以用实体码之间的函数依赖来表示。系可以用实体码之间的函数依赖来表示。例：例：班级和学生之间一对多的联系：班级和学生之间一对多的联系： 学号学号班级号班级号学生和课程之间多对多的联系：学生和课程之间多对多的联系： （学号，课程号）（学号，课程号） 成绩成绩2. 求求FL的最小覆盖的最小覆盖GL ，差集为，差集为 D = FL-GL。 逐

36、一考察逐一考察D中的函数依赖，确定是否是冗中的函数依赖，确定是否是冗余的联系，若是，就把它去掉。余的联系，若是，就把它去掉。由于规范化理论受到泛关系假设的限制，由于规范化理论受到泛关系假设的限制，应注意下面两个问题：应注意下面两个问题：1.冗余的联系一定在冗余的联系一定在D中，而中，而D中的联系不中的联系不一定是冗余的；一定是冗余的；2.当实体之间存在多种联系时要将实体之当实体之间存在多种联系时要将实体之间的联系在形式上加以区分。间的联系在形式上加以区分。例例P萨师煊萨师煊229图图7.30中中部门和职工之间两种联系表示为：部门和职工之间两种联系表示为：负责人负责人.职工号职工号部门号部门号部

37、门号部门号负责人负责人.职工号职工号 假设存在着一个单一的关系模式假设存在着一个单一的关系模式 “假设已知一个模式假设已知一个模式S，它仅由单个关，它仅由单个关系模式组成，问题是要设计一个模式系模式组成，问题是要设计一个模式SD，它与它与S等价等价，但在某些方面更好一些，但在某些方面更好一些”从一个关系模式出发，而不是从一组关从一个关系模式出发，而不是从一组关系模式出发实行分解系模式出发实行分解“等价等价”的定义也是一组关系模式与一的定义也是一组关系模式与一个关系模式的个关系模式的“等价等价” 泛关系假设是运用规范化理论时的障碍泛关系假设是运用规范化理论时的障碍承认了泛关系假设，就等于承认了现

38、实承认了泛关系假设，就等于承认了现实世界各实体间只能有一种联系世界各实体间只能有一种联系教程萨师煊教程萨师煊198图图6-16的初步的初步E-R图中存在着冗图中存在着冗余数据和冗余联系：余数据和冗余联系：(1) 学生实体中的年龄属性可以由出生日期推算出学生实体中的年龄属性可以由出生日期推算出来，属于冗余数据，应该去掉。这样不仅可以节来，属于冗余数据，应该去掉。这样不仅可以节省存储空间，而且当某个学生的出生日期有误，省存储空间，而且当某个学生的出生日期有误，进行修改后，无须相应修改年龄，减少了产生数进行修改后，无须相应修改年龄，减少了产生数据不一致的机会。据不一致的机会。学生：学生：学号学号，姓

39、名，出生日期，所在系，姓名，出生日期，所在系， 年级，平均成绩年级，平均成绩(2) 教室实体与班级实体的上课联系可以由教室与课教室实体与班级实体的上课联系可以由教室与课程之间的开设联系、课程与学生之间的选修联系、程之间的开设联系、课程与学生之间的选修联系、学生与班级之间的组成联系三者推导出来，因此学生与班级之间的组成联系三者推导出来，因此属于冗余联系，可以消去。属于冗余联系，可以消去。(3) 学生实体中的平均成绩可以从选修联系中的成绩学生实体中的平均成绩可以从选修联系中的成绩属性中推算出来属性中推算出来 由于应用中需要经常查询某个学生的平均成绩，由于应用中需要经常查询某个学生的平均成绩，每次都

40、进行这种计算效率就会太低，因此为提每次都进行这种计算效率就会太低，因此为提高效率，保留该冗余数据高效率，保留该冗余数据 但定义一个触发器来保证学生的平均成绩等于但定义一个触发器来保证学生的平均成绩等于该学生各科成绩的平均值。该学生各科成绩的平均值。 任何一科成绩修改后，或该学生学了新的科目任何一科成绩修改后，或该学生学了新的科目并有成绩后，就触发该触发器去修改该学生的并有成绩后，就触发该触发器去修改该学生的平均成绩属性值。平均成绩属性值。 教程萨师煊教程萨师煊200图图17是对图是对图16进行修改进行修改和重构后生成的基本和重构后生成的基本E-R图。图。学生管理子系统的基本学生管理子系统的基本

41、E-R图与教师管理子图与教师管理子系统以及后勤管理子系统的基本系统以及后勤管理子系统的基本E-R图合并图合并后，生成整个学校管理系统的基本后，生成整个学校管理系统的基本E-R图图 视图集成后形成一个整体的数据库概念结构，对视图集成后形成一个整体的数据库概念结构，对该整体概念结构还必须进行进一步验证，确保它该整体概念结构还必须进行进一步验证，确保它能够满足下列条件：能够满足下列条件： 整体概念结构内部必须具有一致性，不存在互整体概念结构内部必须具有一致性，不存在互相矛盾的表达。相矛盾的表达。 整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结构，包括属性、实体及实体

42、间的联系。构，包括属性、实体及实体间的联系。 整体概念结构能满足需要分析阶段所确定的所整体概念结构能满足需要分析阶段所确定的所有要求。有要求。 整体概念结构最终还应该提交给用户，征整体概念结构最终还应该提交给用户，征求用户和有关人员的意见，进行评审、修求用户和有关人员的意见，进行评审、修改和优化，然后把它确定下来，作为数据改和优化，然后把它确定下来，作为数据库的概念结构，作为进一步设计数据库的库的概念结构，作为进一步设计数据库的依据依据。 数据库的设计过程数据库的设计过程需求分析需求分析概念结构设计概念结构设计逻辑结构设计逻辑结构设计物理数据库设计物理数据库设计实施实施运行维护运行维护设计过程

43、中往往还会有许多反复。设计过程中往往还会有许多反复。 什么是概念结构设计什么是概念结构设计现实世界现实世界机器世界机器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念结构设计概念结构设计 概念结构设计的步骤概念结构设计的步骤抽象数据并设计局部视图抽象数据并设计局部视图集成局部视图，得到全局概念结构集成局部视图，得到全局概念结构验证整体概念结构验证整体概念结构 数据抽象数据抽象分类分类聚集聚集概括概括 设计局部视图设计局部视图 选择局部应用选择局部应用 逐一设计分逐一设计分E-R图图标定局部应用中的实体、属性、码，标定局部应用中的实体、属性、码，实体间的联系实体间的联系用用E-R图描述出来图描述出来 集成局部视图集成局部视图 1.合并分合并分E-R图，生成初步图，生成初步E-R图图 消除冲突消除冲突属性冲突属性冲突命名冲突命名冲突结构冲突结构冲突 2. 修改与重构修改与重构 消除不必要的冗余，设计生成基本消除不必要的冗余，设计生成基本E-R图图分析方法分析方法规范化理论规范化理论