SQL第15章数据库规划与设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Sql,server 2005,程序设计与管理基础,Sql,server 2005,程序设计与管理基础,第15章 数据库规划与设计,1,第,15,章 数据库规划与设计,15.1,关系数据库,15.2,数据库设计,15.3,关系数据库规范化理论,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,2,15.1,关系数据库,15.1.1,关系模型,15.1.2,关系数据库的数据结构,15.1.3,关系,操作,3,15.1.1,关系模型,关系型数据库是基于关系模型的数据库，使用的存储结构是多个二维表格 。,关系模型的优点：,结构简单，格式唯一，理论基础严格，数据表之间相对独立，它们可以在不影响其他数据表的情况下进行数据的增加、修改和删除。,在进行查询时，可以根据数据表之间的关联性，从多个数据表中查询、抽取相关的信息,4,15.1,关系数据库,15.1.1,关系模型,15.1.2,关系数据库的数据结构,15.1.3,关系,操作,5,15.1.2,关系数据库的数据结构,1,、信息的三个领域,作为客观世界的一切真知的信息从客观事物出发，经过筛选流经数据库，通过控制决策机构又回到客观事物。信息的这一循环经历了三个领域：,1),现实世界（,Real World,）,2),概念世界（,Conception World,）,3),数据世界（,Data World,）,6,15.1.2,关系数据库的数据结构,2,、关系的数据结构,-,二维表,7,15.1.2,关系数据库的数据结构,3,、关系的性质,属性值具有原子性，不可分解；,没有重复的元组；,理论上没有行序，但是在实践中有时可以有行序。,8,15.1.2,关系数据库的数据结构,4,、常用术语,实体（,Entity,）,实体集（,Entiry,Set,）,属性（,Attribute,）,域（,Domain,）,键（,Key,）,候选键（,Candidate Key,）,主键（,Primary Key,）,9,15.1.2,关系数据库的数据结构,事物类,事物,性质,实体集合,实体,属性,文件,记录,数据项,现实世界,信息,/,概念世界,数据世界,三个世界术语对照,10,15.1,关系数据库,15.1.1,关系模型,15.1.2,关系数据库的数据结构,15.1.3,关系,操作,11,15.1.3,关系操作,常用的关系操作,:,选择（,select,）,投影,(Project),连接,(Join),并,(Union),交,(Intersection),差,(Difference),增加,(Insert),修改,(Update),删除,(Delete),12,第,15,章 数据库规划与设计,15.1,关系数据库,15.2,数据库设计,15.3,关系数据库规范化理论,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,13,15.2,数据库设计,15.2.1,实体,-,关系模型,15.2.2 E-R,图的建立步骤,15.2.3,将,E-R,图转换为,关系,模式,14,15.2.1,实体,-,关系模型,1,、概念,1,）实体（,Entity,）,实体是,E-R,模型的基本对象，是现实世界中各种事物的抽象。凡是可以相互区别，并可以被识别的事、物、概念等均可认为是实体。,2,）属性（,Attribute,）,属性是实体所具有的某一特性，一个实体可以用若干戈属性来描述。,3,）联系（,Relationship,）,实体之间会存在各种关系，实体与实体之间的关系被抽象为联系。,15,15.2.1,实体,-,关系模型,2,、两个实体集之间的联系可分为三类。,1,）一对一联系（,One-to-one,）,16,15.2.1,实体,-,关系模型,2,）一对多联系（,One-to-many,）,17,15.2.1,实体,-,关系模型,3,）多对多联系（,Many-to-many,）,18,15.2,数据库设计,15.2.1,实体,-,关系模型,15.2.2 E-R,图的建立步骤,15.2.3,将,E-R,图转换为,关系,模式,19,15.2.2 E-R,图的建立步骤,1,、图形表示,（,1,）用矩形框表示实体类型；,（,2,）菱形框表示实体间联系的类型；,（,3,）椭圆型框表示实体类型和联系类型的属性；,（,4,）用直线把联系与产生它的实体连接在一起，线上端标的符号表示联系的类型 。,20,15.2.2 E-R,图的建立步骤,2,、建立,E-R,图可以采用如下五个基本步骤：,（,1,）确定实体类型；,（,2,）确定联系类型；,（,3,）把实体类型和联系类型组合成,E-R,图；,（,4,）确定实体类型和联系类型的属性；,（,5,）,确定实体类型的键,并在属于键的属性名下划一横线。,21,15.2,数据库设计,15.2.1,实体,-,关系模型,15.2.2 E-R,图的建立步骤,15.2.3,将,E-R,图转换为,关系,模式,22,15.2.3 E-R,图向关系模型的转换,关系模型的特点，就是把实体和联系都表示为关系。,（,1,）把每一实体转换为一个关系,（,2,）把每一个联系也转换为关系,一对一联系的转换,一对多联系的转换,多对多联系的转换,23,不同情况处理示例,一对一联系的处理,厂长（,姓名,，性别，年龄）,工厂（,代号,，厂名，性质）,管理（,姓名,，代号）,厂长（,姓名,，性别，年龄）,工厂（,代号,，厂名，性质，厂长）,24,不同情况处理示例,一对多联系的处理,司机（,工号,，姓名，性别，年龄，技术等级）,汽车（,车号,，车种，载客数，载吨数）,驾驶（,司机,，车号，值勤日）,25,多对多联系的处理,不同情况处理示例,学生（,学号,，姓名，年龄，性别，籍贯）,课程（,课程号,，课程名，学时数）,学习（,学号，课程号,，分数）,教员（,姓名,，年龄，职称）,任课表（,课程号，任课教员,）,26,第,15,章 数据库规划与设计,15.1,关系数据库,15.2,数据库设计,15.3,关系数据库规范化理论,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,27,15.3,关系数据库规范化理论,15.3.1,范式理论,15.3.2,关系数据库规范化的非形式化判别法,15.3.3,关系数据库的非规范化设计,28,15.3.1,范式理论,一、 概念,1,、关键字：在关系各属性中能够唯一标识一个元组（记录）的属性（字段）。,在关系数据库中关键字的属性值不允许为空值，因为空值无法标识一个元组，意味者该元组不存在。,在某些关系中需要用几个属性组合才能唯一标识元组。,例：银行储蓄所活期存款业务关系,存折（日期，时间，帐号，存取款，余额）,29,15.3.1,范式理论,2、与关键字有关的术语,候选关键字：指凡是在关系中可以用来唯一标记元组的属性。,主关键字：在候选关键字中指定其一或几个作为关键字。该候选关键字称为主关键字。,主属性：候选关键字的属性,非主属性：没有包含在候选关键字中的属性。,外部关键字：一个关系中的某个属性并非是关键字，但确是另一个关系的关键字，则称该属性为外部关键字或外键。关系之间的联系是通过外键实现的。,30,15.3.1,范式理论,二、范式理论,为了使关系模式更加规范化，提出了范式理论。关系数据库中的关系是要满足一定要求的，满足不同程度要求的为不同范式，满足最低要求的称第一范式，在第一范式中满足进一步要求的称第二范式，其余以此类推,31,1,、第一范式,定义：如果一个关系,R,的所有属性都是不可分的数据项，则称该关系满足第一范式，即,R 1NF,举例,R,（,学号,，姓名，地址）,15.3.1,范式理论,32,2,、第二范式,定义：若关系模式,R,是第一范式，且每一个非主属性都完全函数依赖于关键字，则,R,属于第二范式,举例：,R,（,学号，课程,，成绩，系名，住处）,15.3.1,范式理论,33,一个关系模式如果是,1NF,不属于,2NF,会产生以下问题：,（,1,）数据冗余大,（,2,）插入异常,（,3,）删除异常,（,4,）修改复杂，更新异常,解决方法：进行分解，使得非主属性都完全依赖于主关键字，即消除部分依赖。,15.3.1,范式理论,34,示例,学号,课程,成绩,系名,住处,01,A1,82,计算机系,3,号楼,01,A2,78,计算机系,3,号楼,02,A1,88,管理系,号楼,02,A2,99,管理系,号楼,0,A3,76,计算机系,3,号楼,35,3,、第三范式,定义：若关系模式,R,是第二范式，且它每一个非主属性都不传递函数依赖于关键字，则,R,属于第三范式。,例：,R2,（,学号,，系名，住处）,15.3.1,范式理论,36,一个关系模式如果是,2NF,不属于,3NF,会产生以下问题：,（,1,）数据冗余,（,2,）修改复杂,解决办法：继续分解，消除传递依赖。,15.3.1,范式理论,37,示例,学号,系名,住处,01,计算机系,3,号楼,02,管理系,号楼,05,计算机系,3,号楼,38,三、分解关系的基本原则,分解必须是无损的，即分解后不可以丢失信息。,分解后的关系要独立，避免对一个关系的修改波及到另一个关系。,例：,R2,（,工号,，工种，定额）,15.3.1,范式理论,R21（,工号,，定额）和,R22（,工种,，定额）,R21（,工号,，工种）和,R22（,工号,，定额）,R21（,工号,，工种）和,R22（,工种,，定额）,39,15.3.1,范式理论,若表,R2,如下：,工号,工种,定额,101,车工,90,102,磨工,110,103,钳工,90,104,铣工,140,105,车工,90,工号,定额,101,90,102,110,103,90,104,140,105,90,工种,定额,车工,90,磨工,110,钳工,90,铣工,140,车工,90,第一种分法：,40,15.3.1,范式理论,若表,R2,如下：,工号,工种,定额,101,车工,90,102,磨工,110,103,钳工,90,104,铣工,140,105,车工,90,工号,定额,101,90,102,110,103,90,104,140,105,90,第二种分法：,工号,工种,101,车工,102,磨工,103,钳工,104,铣工,105,车工,41,15.3.1,范式理论,若表,R2,如下：,工号,工种,定额,101,车工,90,102,磨工,110,103,钳工,90,104,铣工,140,105,车工,90,第三种分法：,工号,工种,101,车工,102,磨工,103,钳工,104,铣工,105,车工,工种,定额,车工,90,磨工,110,钳工,90,铣工,140,42,练习,1、R（,日期，工号,，姓名，工种，定额，完成工作量，车间，车间主任）,2、,W（,学号，课程,，成绩，系名，住处）,3、,S（,项目编号,，项目名称，客户名称，负责人，负责人部门，开始日期，结束日期）,4,、,S1(,学号,，姓名，班级，班主任,),5,、,S(,学号，课程号,，姓名，班级，班主任，成绩,),43,15.3,关系数据库规范化理论,15.3.1,范式理论,15.3.2,关系数据库规范化的非形式化判别法,15.3.3,关系数据库的非规范化设计,44,15.3.2,关系数据库规范化的非形式化判别法,一事一地”（,one fact one place,）原则：即一件事放一张表，不同事放在不同表中 。,45,15.3,关系数据库规范化理论,15.3.1,范式理论,15.3.2,关系数据库规范化的非形式化判别法,15.3.3,关系数据库的非规范化设计,46,15.3.3,关系数据库的非规范化设计,在下列情况下能考虑进行非规范化处理：,(1),大量频繁的查询过程所涉及的表都需要进行连接；,(2),主要的应用程式在执行时要将表连接起来进行查询；,(3),对数据的计算需要临时表或进行复杂的查询。,47,15.3.3,关系数据库的非规范化设计,数据表规范化的程序越高，数据冗余就越少，同时造成人为错误的可能性就越小；,规范化的程序越高，在查询检索时需要做的关联等工作就越多，而连接运算增多，必然降低数据库执行的速度，影响数据库的性能。,只有通过非规范化设计，显著减少表的数量，从而减少对连接运算的依赖，加速数据库执行的速度，才能确保数据库性能的正常发挥 。,48,第,15,章 数据库规划与设计,15.1,关系数据库,15.2,数据库设计,15.3,关系数据库规范化理论,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,49,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,15.4.1,数据库设计的步骤,15.4.2,需求分析,15.4.3,概念结构设计,15.4.4,逻辑结构设计,15.4.5,物理结构设计,50,15.4.1,数据库设计的步骤,将数据库的设计分为如下六个阶段：,1,、需求分析阶段,2,、概念设计阶段,3,、逻辑设计阶段,4,、物理设计阶段,5,、实施阶段,6,、运行和维护阶段,51,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,15.4.1,数据库设计的步骤,15.4.2,需求分析,15.4.3,概念结构设计,15.4.4,逻辑结构设计,15.4.5,物理结构设计,52,15.4.2,需求分析,1,、需求分析的任务,1,） 信息需求,2,） 处理要求,3,） 安全性与完整性要求,2,、需求分析的阶段成果,系统需求说明书,53,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,15.4.1,数据库设计的步骤,15.4.2,需求分析,15.4.3,概念结构设计,15.4.4,逻辑结构设计,15.4.5,物理结构设计,54,15.4.3,概念结构设计,一般在此阶段采用,E-R,方法进行数据库的概念设计,书,-,用户的,E-R,图,55,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,15.4.1,数据库设计的步骤,15.4.2,需求分析,15.4.3,概念结构设计,15.4.4,逻辑结构设计,15.4.5,物理结构设计,56,15.4.4,逻辑结构设计,1,、,E-R,图转换为实体和联系,可以将以上的实体关系转换成以下的三个关系：,书籍（,书号,，书名，作者，出版社，出版时间，内容简介，类别，编辑推荐，版次，图片，,ISBN,，登记日期，价格，折扣）,用户（用户名，密码，电话，邮件，真实姓名，邮寄地址，邮编）,订购（,用户名，书号，订购时间,，订购数量，订购状态）,57,15.4.4,逻辑结构设计,2,、对关系进行规范化,1,）书籍的规范化,书籍（,书号,，书名，作者，出版社，出版时间，内容简介，小类别编号，编辑推荐，版次，图片，,ISBN,，登记日期，价格，折扣）,小类别（,小类别编号,，小类名称，小类别图片，所属大类别，大类别图片）,小类别关系只满足第二范式，还存在传递依赖，即大类别图片是由大类别决定的，因此应对此关系做进一步拆分，消除传递依赖，拆分后的关系如下：,小类别（,小类别编号,，小类名称，小类别图片，所属大类别）,大类别（,大类别编号,，大类名称，大类别图片）,58,15.4.4,逻辑结构设计,2,、对关系进行规范化,2,）订单的规范化,在简易书城中，如果一个订单只允许用户订购一种书，则关系订购目前符合第,3,范式，为了方便使用，可添加一个订单编号作为主键，即：,订购（,订单号,，用户名，书号，订购时间，订购数量，订购状态）,59,15.4.4,逻辑结构设计,3,、逻辑设计结果,简易书城的数据库的逻辑结构设计如下：,书籍,（,书号,，书名，作者，出版社，出版时间，内容简介，小类别编号，编辑推荐，版次，图片，,ISBN,，登记日期，价格，折扣）,大类别,（,大类别编号,，大类名称，大类别图片）,小类别,（,小类别编号,，小类名称，小类别图片，所属大类别）,出版社,（,出版社编号,，出版社名称，地址）,订购,（,订单号,，用户名，书号，订购时间，订购数量，订购状态）,60,15.4 ,简易网上书城,数据库设计案例,15.4.1,数据库设计的步骤,15.4.2,需求分析,15.4.3,概念结构设计,15.4.4,逻辑结构设计,15.4.5,物理结构设计,61,15.4.5,物理结构设计,根据以上逻辑设计的结果，进行物理设计，设计数据库的存储位置、表名、各表中列的大小、约束、名称等，并进行其他数据库对象的设计，如视图、存储过程、触发器等,62,练习,某房产开发管理公司为了能够有效第从事日常的经营管理，必须全面第掌握本公司的房产资源、销售情况、付款情况、业务员情况、购房客户等各种有关信息，试为房产开发公司设计一个管理信息数据库。,63,房产信息管理系统模块,数据库示例,64,小结,掌握,1,、,掌握,规范数据库的方法,；,2,、,掌握,实体,-,关系模型,；,3,、,掌握,数据库的规划设计方法。,了解,了解关系数据库的数据结构及常用术语；,65,谢谢！,66,