1、第12章 12.1 12.1 概念模型與數(shù)據(jù)模型概念模型與數(shù)據(jù)模型12.2 12.2 關(guān)系模式的規(guī)范化關(guān)系模式的規(guī)范化12.1.1 概念模型概念模型 數(shù)據(jù)庫(kù)要滿足如下要求：數(shù)據(jù)庫(kù)要滿足如下要求： 一方面要知道哪些數(shù)據(jù)是必須的，不然建立一方面要知道哪些數(shù)據(jù)是必須的，不然建立數(shù)據(jù)庫(kù)獲取信息的目的就沒(méi)法達(dá)到了。數(shù)據(jù)庫(kù)獲取信息的目的就沒(méi)法達(dá)到了。 另一方面也要知道哪些數(shù)據(jù)是不必要的，放另一方面也要知道哪些數(shù)據(jù)是不必要的，放在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中只會(huì)增加數(shù)據(jù)庫(kù)的容量，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中只會(huì)增加數(shù)據(jù)庫(kù)的容量，可以將這些冗余的數(shù)據(jù)剔除。將這些冗余的數(shù)據(jù)剔除。 概念模型用于現(xiàn)實(shí)信息世界的建模，它描概念模型用于現(xiàn)實(shí)信息世界

2、的建模，它描述現(xiàn)實(shí)世界中具體的事物、事物間的聯(lián)系，述現(xiàn)實(shí)世界中具體的事物、事物間的聯(lián)系，和用戶對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的處理要求等。和用戶對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的處理要求等。1.1.常用術(shù)語(yǔ)常用術(shù)語(yǔ) 實(shí)體：客觀存在且互相區(qū)別的事物稱為實(shí)體。實(shí)體：客觀存在且互相區(qū)別的事物稱為實(shí)體。 屬性：實(shí)體所具有的特征。屬性：實(shí)體所具有的特征。 實(shí)體集：具有相同特征的實(shí)體的集合稱為實(shí)實(shí)體集：具有相同特征的實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。體集。 關(guān)鍵字：唯一能夠標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性。關(guān)鍵字：唯一能夠標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性。 實(shí)體間的聯(lián)系：指的是實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)體間的聯(lián)系：指的是實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。它可分為以下三種：它可分為以下三種： n一對(duì)一聯(lián)系（一對(duì)一

3、聯(lián)系（1 1 ：1 1）：實(shí)體集）：實(shí)體集a a中的每一個(gè)實(shí)中的每一個(gè)實(shí)體在實(shí)體集體在實(shí)體集b b中都有且僅有一個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系，中都有且僅有一個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系，反之亦然。反之亦然。n一對(duì)多聯(lián)系（一對(duì)多聯(lián)系（1 1 ：n n）：實(shí)體集）：實(shí)體集a a中的每一個(gè)實(shí)中的每一個(gè)實(shí)體在實(shí)體集體在實(shí)體集b b中有多個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系，反之，中有多個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系，反之，實(shí)體集實(shí)體集b b中的每一個(gè)實(shí)體在實(shí)體集中的每一個(gè)實(shí)體在實(shí)體集a a中只有一個(gè)中只有一個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系。實(shí)體與其有聯(lián)系。n多對(duì)多聯(lián)系（多對(duì)多聯(lián)系（m m ：n n）：實(shí)體集）：實(shí)體集a a中的每一個(gè)實(shí)中的每一個(gè)實(shí)體在實(shí)體集體在實(shí)體集b b中

4、有多個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系，反之，中有多個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系，反之，實(shí)體集實(shí)體集b b中的每一個(gè)實(shí)體在實(shí)體集中的每一個(gè)實(shí)體在實(shí)體集a a中也有多個(gè)中也有多個(gè)實(shí)體與其有聯(lián)系。實(shí)體與其有聯(lián)系。2.e-re-r模型的表示方法模型的表示方法 概念模型的表示方法較多概念模型的表示方法較多, ,常用的有實(shí)體常用的有實(shí)體- -聯(lián)聯(lián)系模型，也稱為系模型，也稱為e-re-r模型。使用模型。使用e-re-r圖描述概念模圖描述概念模型，關(guān)鍵是分析實(shí)體、屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系。型，關(guān)鍵是分析實(shí)體、屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系。 e-re-r圖的表示約定如下：圖的表示約定如下： 實(shí)體：用矩形框表示，框內(nèi)寫(xiě)明實(shí)體名稱。實(shí)體：用矩形框表示，框

5、內(nèi)寫(xiě)明實(shí)體名稱。 屬性：用橢圓表示，框內(nèi)寫(xiě)明屬性名稱，橢圓屬性：用橢圓表示，框內(nèi)寫(xiě)明屬性名稱，橢圓用線與相應(yīng)的實(shí)體連接。用線與相應(yīng)的實(shí)體連接。 聯(lián)系：用菱形表示，框內(nèi)寫(xiě)明聯(lián)系名稱，用線聯(lián)系：用菱形表示，框內(nèi)寫(xiě)明聯(lián)系名稱，用線與相關(guān)的實(shí)體連接起來(lái)，在線上注明聯(lián)系類型（與相關(guān)的實(shí)體連接起來(lái)，在線上注明聯(lián)系類型（1 1：1 1，1 1：n n或或m m：n n）。）。【例【例12-1】畫(huà)出實(shí)體學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年】畫(huà)出實(shí)體學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡）和齡）和 實(shí)體課程（課程號(hào)，課程名，分?jǐn)?shù)）實(shí)體課程（課程號(hào)，課程名，分?jǐn)?shù)）的的e-r圖。結(jié)果如下圖所示。圖。結(jié)果如下圖所示。12.1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型

6、創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型，第一步是對(duì)所需要討論對(duì)象創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型，第一步是對(duì)所需要討論對(duì)象的現(xiàn)實(shí)信息進(jìn)行的抽象處理即概念模型，第二步的現(xiàn)實(shí)信息進(jìn)行的抽象處理即概念模型，第二步還必須將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)據(jù)模型。還必須將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)據(jù)模型。 常見(jiàn)的數(shù)據(jù)模型有三種：層次型數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)常見(jiàn)的數(shù)據(jù)模型有三種：層次型數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，關(guān)系模型是一種使?fàn)钚蛿?shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，關(guān)系模型是一種使用最多的重要模型。用最多的重要模型。 12.1.3 e-re-r模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的方法模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的方法 e-re-r模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的方法是根據(jù)實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的方法是根據(jù)實(shí)體

7、間聯(lián)系的類型不同而不一樣的，轉(zhuǎn)換的一般規(guī)則間聯(lián)系的類型不同而不一樣的，轉(zhuǎn)換的一般規(guī)則有如下幾種。有如下幾種。 1.1.實(shí)體的轉(zhuǎn)換實(shí)體的轉(zhuǎn)換 關(guān)系模型中，一個(gè)實(shí)體就對(duì)應(yīng)著一個(gè)關(guān)系模關(guān)系模型中，一個(gè)實(shí)體就對(duì)應(yīng)著一個(gè)關(guān)系模式。轉(zhuǎn)換規(guī)則是，實(shí)體的屬性就是關(guān)系模式的屬式。轉(zhuǎn)換規(guī)則是，實(shí)體的屬性就是關(guān)系模式的屬性，實(shí)體的主關(guān)鍵字就是關(guān)系模式的主鍵，如，性，實(shí)體的主關(guān)鍵字就是關(guān)系模式的主鍵，如，學(xué)生實(shí)體的關(guān)系模式為：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性學(xué)生實(shí)體的關(guān)系模式為：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期）。別，出生日期）。 2.2.實(shí)體間聯(lián)系的轉(zhuǎn)換實(shí)體間聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 （1 1）1 1：1 1聯(lián)系的轉(zhuǎn)換聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 1 1：1

8、 1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與對(duì)應(yīng)的實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式。也可以與對(duì)應(yīng)的實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式。 把聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式的方法：把聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式的方法： 關(guān)系的屬性由聯(lián)系本身的屬性和與其相關(guān)系的屬性由聯(lián)系本身的屬性和與其相聯(lián)系的實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。聯(lián)系的實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。 關(guān)系的主鍵由各實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。關(guān)系的主鍵由各實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。【例【例12-212-2】把把下下圖（圖圖（圖12-512-5）的聯(lián)系）的聯(lián)系“管理管理”轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式。轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式。 把聯(lián)系把聯(lián)系“管理管理”同相連的實(shí)體合并為同相

9、連的實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式的方法：一個(gè)關(guān)系模式的方法： 把把“聯(lián)系聯(lián)系”的屬性同另一個(gè)實(shí)體的屬的屬性同另一個(gè)實(shí)體的屬性合并。性合并。 把另一個(gè)相聯(lián)系的關(guān)系的主鍵加入進(jìn)把另一個(gè)相聯(lián)系的關(guān)系的主鍵加入進(jìn)來(lái)。來(lái)。 主關(guān)鍵字不變。主關(guān)鍵字不變。 【例【例12-312-3】把把上上圖（圖圖（圖12-512-5）的聯(lián)系）的聯(lián)系“管理管理”與相聯(lián)的實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式與相聯(lián)的實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式 。（2 2）1 1：n n聯(lián)系的轉(zhuǎn)換聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 1 1 ：n n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與多端對(duì)應(yīng)的實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)式，也可以與多端對(duì)應(yīng)的實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式。系

10、模式。 把把“聯(lián)系聯(lián)系”轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式的方法：方法： 關(guān)系的屬性由聯(lián)系本身的屬性和與其相聯(lián)關(guān)系的屬性由聯(lián)系本身的屬性和與其相聯(lián)系的兩個(gè)實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。系的兩個(gè)實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。 關(guān)系的主鍵由多端實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。關(guān)系的主鍵由多端實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。 【例【例12-4】把下圖（圖】把下圖（圖12-6）中系、教師實(shí)）中系、教師實(shí)體的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式。體的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式。 把把“聯(lián)系聯(lián)系”與多端實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式與多端實(shí)體合并為一個(gè)關(guān)系模式方法：方法： 把聯(lián)系的屬性和相聯(lián)系的多端實(shí)體的屬性合把聯(lián)系的屬性和相聯(lián)系的多端實(shí)體的屬性合并為一

11、個(gè)關(guān)系模式。并為一個(gè)關(guān)系模式。 把單端聯(lián)系實(shí)體的主關(guān)鍵字加入進(jìn)來(lái)。把單端聯(lián)系實(shí)體的主關(guān)鍵字加入進(jìn)來(lái)。 合并后的主鍵是多端實(shí)體的主關(guān)鍵字。合并后的主鍵是多端實(shí)體的主關(guān)鍵字。 【例【例12-512-5】把上圖（圖】把上圖（圖12-612-6）的聯(lián)系與實(shí)體）的聯(lián)系與實(shí)體“教教師師”合并，得到：教師（合并，得到：教師（教師號(hào)教師號(hào)，姓名，性別，姓名，性別，職稱，專業(yè)，系號(hào)）。職稱，專業(yè)，系號(hào)）。（3 3）m m：n n聯(lián)系的轉(zhuǎn)換聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 m m：n n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式的方法：方法： 關(guān)系的屬性由聯(lián)系本身的屬性和與其相關(guān)系的屬性由聯(lián)系本身的屬性和與其相聯(lián)系的兩

12、個(gè)實(shí)體的主關(guān)鍵字組成；聯(lián)系的兩個(gè)實(shí)體的主關(guān)鍵字組成； 關(guān)系的主鍵由兩個(gè)實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。關(guān)系的主鍵由兩個(gè)實(shí)體的主關(guān)鍵字組成。 【例【例12-612-6】下圖（圖】下圖（圖12-712-7）是實(shí)體學(xué)生（學(xué)）是實(shí)體學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡）和號(hào)，姓名，年齡）和 課程（課程號(hào)，課程課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)）的名，學(xué)時(shí)）的e-r e-r 圖。圖。 這是一個(gè)多對(duì)多的聯(lián)系，聯(lián)系這是一個(gè)多對(duì)多的聯(lián)系，聯(lián)系“選修選修”有有一個(gè)屬性一個(gè)屬性“分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)”，所轉(zhuǎn)換的關(guān)系模式為：選，所轉(zhuǎn)換的關(guān)系模式為：選修（修（學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)，課程號(hào)課程號(hào)，分?jǐn)?shù)）。，分?jǐn)?shù)）。 為了提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的性能，需要對(duì)為了提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的

13、性能，需要對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化和數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化問(wèn)題關(guān)系數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化和數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化問(wèn)題 。一個(gè)好的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具有以下特性：一個(gè)好的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具有以下特性： 沒(méi)有冗余數(shù)據(jù)。沒(méi)有冗余數(shù)據(jù)。 消除數(shù)據(jù)間的不一致性。消除數(shù)據(jù)間的不一致性。 保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性。保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性。12.2.1 函數(shù)依賴函數(shù)依賴 實(shí)體的屬性之間如果具有相互依賴和相互實(shí)體的屬性之間如果具有相互依賴和相互制約的關(guān)系，這種關(guān)系稱為數(shù)據(jù)依賴，即關(guān)鍵制約的關(guān)系，這種關(guān)系稱為數(shù)據(jù)依賴，即關(guān)鍵字屬性的值決定了其他屬性的值。如，姓名、字屬性的值決定了其他屬性的值。如，姓名、性別、專業(yè)、出生日期函數(shù)依賴于學(xué)號(hào)。性別、專業(yè)、出生日

14、期函數(shù)依賴于學(xué)號(hào)。 完全依賴：關(guān)系模式中，如果某屬性的值依完全依賴：關(guān)系模式中，如果某屬性的值依賴于主鍵組的所有成員的值，這種依賴關(guān)系賴于主鍵組的所有成員的值，這種依賴關(guān)系稱為完全依賴。稱為完全依賴。 部分依賴：關(guān)系模式中，如果某屬性的值僅部分依賴：關(guān)系模式中，如果某屬性的值僅依賴于主鍵組的部分成員的值，這種依賴關(guān)依賴于主鍵組的部分成員的值，這種依賴關(guān)系稱為部分依賴。系稱為部分依賴。 傳遞依賴：關(guān)系模式中，如果屬性傳遞依賴：關(guān)系模式中，如果屬性a a的值可的值可以決定屬性以決定屬性b b的值，而屬性的值，而屬性b b又可以決定屬性又可以決定屬性c c的值，這種函數(shù)依賴關(guān)系稱為傳遞依賴。的值，這

15、種函數(shù)依賴關(guān)系稱為傳遞依賴。12.2.2 關(guān)系模式的范式與規(guī)范關(guān)系模式的范式與規(guī)范 1. 1. 第一范式（第一范式（1nf 1nf ） 如果關(guān)系的每一個(gè)屬性都是單值的，則該關(guān)系如果關(guān)系的每一個(gè)屬性都是單值的，則該關(guān)系滿足第一范式。顯然，第一范式是對(duì)關(guān)系的最基滿足第一范式。顯然，第一范式是對(duì)關(guān)系的最基本的要求。本的要求。 【例【例12-712-7】設(shè)計(jì)銷售客戶訂購(gòu)表，見(jiàn)下表（表】設(shè)計(jì)銷售客戶訂購(gòu)表，見(jiàn)下表（表12-112-1） 客戶編號(hào)客戶編號(hào)客戶姓名客戶姓名產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品編號(hào) 產(chǎn)品價(jià)格產(chǎn)品價(jià)格 聯(lián)系電話聯(lián)系電話c001高高 山山 產(chǎn)品產(chǎn)品01120 3366567c002 蘇蘇 名名 產(chǎn)品產(chǎn)品0

16、21 產(chǎn)品產(chǎn)品02238 322355678c003 月月 亮亮 產(chǎn)品產(chǎn)品031 產(chǎn)品產(chǎn)品03268 892388789 顯然這個(gè)表不符合第一范式的要求。修改上例為顯然這個(gè)表不符合第一范式的要求。修改上例為滿足第一范式的表，結(jié)果見(jiàn)下表（表滿足第一范式的表，結(jié)果見(jiàn)下表（表12-2），它雖），它雖然滿足第一范式，但是仍然存在問(wèn)題然滿足第一范式，但是仍然存在問(wèn)題 ，還要繼續(xù)規(guī)，還要繼續(xù)規(guī)范范 。客戶編號(hào)客戶編號(hào)客戶姓名客戶姓名產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品價(jià)格產(chǎn)品價(jià)格聯(lián)系電話聯(lián)系電話c001高高 山山產(chǎn)品產(chǎn)品011203366567c002蘇蘇 名名產(chǎn)品產(chǎn)品021382355678c002蘇蘇 名名產(chǎn)品產(chǎn)品0

17、22322355678c003月月 亮亮產(chǎn)品產(chǎn)品031682388789c003月月 亮亮產(chǎn)品產(chǎn)品032892388789 2.2.第二范式（第二范式（2nf 2nf ） 如果關(guān)系滿足第一范式，并且所有的非主如果關(guān)系滿足第一范式，并且所有的非主鍵屬性都完全依賴于主鍵屬性，則該關(guān)系就滿鍵屬性都完全依賴于主鍵屬性，則該關(guān)系就滿足第二范式。足第二范式。 【例【例12-812-8】把客戶訂購(gòu)（】把客戶訂購(gòu)（客戶編號(hào)客戶編號(hào)，客戶姓名，客戶姓名，產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)，產(chǎn)品價(jià)格，聯(lián)系電話）修改為滿足，產(chǎn)品價(jià)格，聯(lián)系電話）修改為滿足2nf2nf的關(guān)系：的關(guān)系： 客戶信息（客戶信息（客戶編號(hào)客戶編號(hào)，客戶姓名，聯(lián)

18、系電話），客戶姓名，聯(lián)系電話）（見(jiàn)下表（表（見(jiàn)下表（表12-312-3） 產(chǎn)品價(jià)格（產(chǎn)品價(jià)格（ 產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)，產(chǎn)品價(jià)格）（見(jiàn)下表，產(chǎn)品價(jià)格）（見(jiàn)下表（表（表12-412-4） 客戶訂購(gòu)（客戶訂購(gòu)（客戶編號(hào)客戶編號(hào)， 產(chǎn)品編號(hào)）（見(jiàn)下表產(chǎn)品編號(hào)）（見(jiàn)下表（表（表12-512-5）客戶編客戶編號(hào)號(hào)客戶姓客戶姓名名聯(lián)系電聯(lián)系電話話c001高高 山山3366567c002蘇蘇 名名2355678c003月月 亮亮2388789產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品價(jià)格產(chǎn)品價(jià)格產(chǎn)品產(chǎn)品01120產(chǎn)品產(chǎn)品02138產(chǎn)品產(chǎn)品02232產(chǎn)品產(chǎn)品03168產(chǎn)品產(chǎn)品03289客戶編號(hào)客戶編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)c001產(chǎn)品產(chǎn)品011c002產(chǎn)品產(chǎn)品021c002產(chǎn)品產(chǎn)