系统设计-详细设计-数据库.ppt

第五章,系 统 设 计,数据库设计的重要性,管理信息系统的本质：对大量的数据进行处理、分析为管理提供决策信息，这就意味着系统必须要存储和管理大量数据。 因此建立一个良好的数据组织结构和数据库，使整个系统都可以迅速、方便、准确地调用和管理所需数据，是衡量信息系统优劣的主要指标之一。,数据库设计的目标,建立一个合适的数据模型。 这个数据模型要达到的要求： （1）满足用户要求 （2）满足某个数据库管理系统的要求，能够实现。 （3）具有较高范式。,数据库设计,一、数据库概述 二、数据库设计,一、数据库概述,相关术语 数据库DB 在计算机系统中按照一定的数据模型组织、存储的可共享的数据集合； 数据库管理系统DBMS 软件，对数据库进行统一管理和控制。数据库由DBMS统一管理，多用户共享。 数据库系统 带有数据库的整个计算机系统，包括数据库、数据库管理系统和人员。,数 据 库 管 理 系 统,应用程序1 应用程序2 应用程序3 应用程序n,用户1 用户2 用户m,数 据 库 系 统,数据 记录 数据库,数据库系统 基本概念,银行数据库处理系统,二、数据库设计,过程：把现实世界的个体及其特征用数据抽象的描述 比如学籍管理系统中的学生、ERP系统里的产品、订单、发票,现实世界、信息世界和数据世界,现实世界,信息世界 (概念模型),数据世界 (数据结构模型),认识、 抽象,关系1(属性1，属性2，) ； 关系2()； ,转换,数据库设计的步骤,1.概念结构设计 2.逻辑结构设计 3.物理结构设计,概念模型的表示,概念模型（信息世界）是按用户观点对数据和信息的建模。 描述工具：E-R图,实体(Entity) 属性 关系/联系(Relationship),E-R图 成分,数据抽象的三种基本方法,分类定义某一概念作为现实世界中一组对象的类型，这些对象具有某些共同的特性和行为。 聚类定义某一类型的组成部分。 概括定义类性质之间的一种子集联系。,E-R图的基本概念,实体(Entity) 客观存在并可相互区分的事物。 如学生张三、职工李四、销售订单 属性(Attribute) 实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个属性来刻画。 例如，学生可由学号、姓名、年龄、系、年级等组成 域(Domain)：属性的取值范围。 例如，性别的域为（男、女），月份的域为到12的整数。,E-R图的基本概念,联系(Relationship)：实体之间的相互关联。 如学生与老师间的授课关系，仓库与原材料的存放关系。 联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联 系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性。 联系有一对一、一对多、多对多三种不同类型。 码(Key)：能唯一标识实体或联系的属性或属性组 如学号是学生实体的码。 同一实体集中任意两个实体的码上的取值不能相同。,E-R图的基本符号,E-R模型实例（企业进销存系统E-R图）,概念结构设计的步骤 （E-R图绘制方法）,第一步：确定实体、属性及联系。 确定依据：系统分析阶段数据字典。 第二步：确定局部E-R图。 第三步：集成完整E-R图。,数据库设计实例 工厂管理系统,1.数据需求描述,考虑一个机械制造厂的技术部门和供应部门。 技术部门关心:产品性能参数、产品的零件组成、零件的耗用材料和耗用量等； 供应部门关心:产品的价格、使用材料的价格和库存量等。,2.概念设计,标识实体集：产品、零件、材料、仓库 标识联系集： 产品和零件：存在“组成”联系（M：N） 零件和材料：存在“消耗”联系（M：N） 产品和材料：存在“使用”联系（M：N） 材料和仓库：存在“存放”联系（M：N） 标识属性集 实体属性 联系属性,画出E-R图,产品,组成,零件,图1 技术部门的分E-R图,设计各部门的E-R分图,图2 供应部门的分E-R图,设计各部门的E-R分图,图3 集成的初始E-R图,集成E-R分图,图4 改进的E-R图,数据库设计的步骤,1.概念结构设计 2.逻辑结构设计 3.物理结构设计,逻辑结构设计,将概念模型（E-R模型）转换为与选用的DBMS所支持的数据模型相符的逻辑数据模型。 数据模型有三种：层次模型、网状模型、关系模型。 目前，主要的数据模型是关系模型。,关系模型,用二维表格来描述实体与实体间的联系。,1.E-R模型转换为关系模型 的策略,E-R模型中的实体和联系，用关系模型中的二维表来表示。 1) 一个实体用一个二维表来表示。 实体的属性就是表的属性； 实体的码就是表的码。 2) 一个m:n联系用一个二维表来表示。 与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均成为此表的属性。 表的码为联系相连的各实体的码的组合。,例,学生(学号，姓名，籍贯),课程(课程号，课程名),选修(学号，课程号，成绩),3) 一个1:n联系 并入n端实体 在n端实体的表中增加1端实体的码和联系的属性。,转换策略(续),例（1：n）,4) 一个1:1联系 并入任一端实体 在一端实体的表中增加另一端实体的码和联系本身的属性。,转换策略(续),例（1:1）,4) 三个以上实体间的多元联系;同一实体集的实体间的自联系 根据相同的转换规则，按联系的不同类型进行相应的转换。,转换策略(续),例：3个实体的联系,课程(课程号，课程名),教材(书号，书名),教师(职工号，姓名，性别),讲授(课程号，书号，职工号),例：同一实体集间的自联系,思考,转化成几个二维表？ 每个二维表的属性由什么组成？,转换,装配(零件号，子件号),零件(编号，名称，规格),2.关系模型的改进 规范化理论,关系模型的规范化,规范化是关系数据库设计的重要理论。 借助规范化方法来设计数据存储的结构，并力求简化数据存储的数据结构，提高数据的可修改性、完整性和一致性。,关系模型规范化,所有分量是不可分割的数据项。第一范式 满足第一范式，且所有非主属性完全依赖于主码。第二范式 满足第二范式，且任何一个非主属性都不传递依赖于任何主码。第三范式,(1) 第一范式,基本条件：每一个分量都必须是不可分割的数据项。 记为1NF。,例：1NF,. . .,. . .,. . .,职工基本情况,职工简明表,关键字：职工号,满足1NF,且所有非主属性完全函数依赖于主码，则称该数据结构是第二范式的，记为2NF。 转化为第二范式的方法：必须确保所有的非主属性完全依赖于主码。 即去掉部分依赖关系，把它分解成若干个都是2NF的数据结构。,（2）第二范式,例：1NF转为2NF,材料 供应商 库存的关系如下：,材料编号 材料名称 规格 供应商名称 供应商地址 价格 库存量 库存占用资金,关键字：材料编号+ 供应商名称,材料名称、规格、供应商地址不完全依赖于主码，不是2NF,例：1NF转为2NF,分解成三个2NF的数据结构,材料编号* 供应商名称* 价格 库存量 库存占用资金,材料编号* 材料名称 规格,供应商名称* 供应商地址,1. 材料库存,2. 材料,3. 供应商,（3）第三范式,数据结构符合2NF，且任何一个非主属性都不传递依赖于任何主关键字，则称该数据结构是第三范式的，记为3NF。,A-B，B-C 则 A-(传递)C 去掉传递依赖关系，就是3NF。,例：第二范式转为第三范式,因为价格与库存量、库存占用资金都是非关键字，但库存占用资金依赖于价格和库存量，所以非3NF.,数据库设计实例 工厂管理系统,工厂管理系统数据库设计,本实例用E-R图进行数据库概念结构设计，并运用转换策略设计关系模式的过程。 数据需求描述 概念设计 逻辑设计,1.数据需求描述,考虑一个机械制造厂的技术部门和供应部门。 技术部门关心:产品性能参数、产品的零件组成、零件的耗用材料和耗用量等； 供应部门关心:产品的价格、使用材料的价格和库存量等。,2.概念设计,标识实体集：产品、零件、材料、仓库 标识联系集： 产品和零件：存在“组成”联系（M：N） 零件和材料：存在“消耗”联系（M：N） 产品和材料：存在“使用”联系（M：N） 材料和仓库：存在“存放”联系（M：N） 标识属性集 实体属性 联系属性,图4 改进的E-R图,产品号* 产品名 价格 性能参数,材料号* 材料名 价格,仓库号* 仓库名 类别 地点,1. 产品,3. 材料,4. 仓库,3.逻辑设计,零件号* 零件名,2. 零件,产品号* 零件号* 零件数,5.组成,零件号* 材料号* 消耗量,6. 消耗,材料号* 仓库号* 存放量,7. 存放,1NF,数据库设计的步骤,1.概念结构设计 2.逻辑结构设计 3.物理结构设计,3.物理结构设计,为逻辑数据模型选择一个最适合应用要求的物理结构。 物理模型：数据库在物理设备上的存储结构和存取方法。 主要确定所有数据库文件的名称及所含字段的名称、类型和宽度。,数据库设计的步骤,1.概念结构设计 2.逻辑结构设计 3.物理结构设计,例三、销售部门子系统,职工：职工号、姓名、地址和所在部门 部门：部门所有职工、部门名、经理和销售的产品 产品：产品名、制造商、价格、型号和产品内部编号 制造商：制造商名称、地址、生产的产品名和价格 部门有很多职工，职工仅在一个部门工作； 部门销售多种产品，这些产品也在其它部门销售； 制造商生产多种产品，其它制造商也制造这些产品。 画ER图,职工：职工号、姓名、地址和所在部门 部门：部门所有职工、部门名、经理和销售的产品 产品：产品名、制造商、价格、型号和产品内部编号 制造商：制造商名称、地址、生产的产品名和价格 部门有很多职工，职工仅在一个部门工作； 部门销售多种产品，这些产品也在其它部门销售； 制造商生产多种产品，其它制造商也制造这些产品。,