數據庫設計邏輯結構設計1精選ppt邏輯結構設計邏輯結構設計的任務概念結構是各種數據模型的共同基礎為了能夠用某一DBMS實現用戶需求，還必須將概念結構進一步轉化為相應的數據模型，這正是數據庫邏輯結構設計所要完成的任務。2精選ppt邏輯結構設計邏輯結構設計的步驟將概念結構轉化為關系、網狀、層次或其他數據結構模型將得到的關系、網狀、層次模型向特定DBMS支持下的數據模型轉換對數據模型進行優化3精選ppt邏輯結構設計

邏輯結構設計轉化為一般數據模型轉化為特定DBMS支持下的據模型

優化模型概念結構設計數據庫物理設計基本E-R圖轉換規則特定DBMS的特點與限制優化方法如規范化理論邏輯模型4精選ppt邏輯結構設計E-R圖向關系模型的轉換向特定DBMS的模型進行轉換數據模型的優化設計用戶子模式5精選pptE-R圖向關系模型轉換轉換內容轉換原則6精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換內容E-R圖由實體、實體的屬性和實體之間的聯系三個要素組成關系模型的邏輯結構一組關系模式的集合將E-R圖轉換為關系模型將實體、實體的屬性和實體之間的聯系轉化為關系模式。7精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒈（一個實體型轉換為一個關系模式。）關系的屬性：實體型的屬性關系的鍵：實體型的鍵

例，學生實體可以轉換為如下關系模式：學生（學號，姓名，出生日期，所在系，年級，平均成績）性別、宿舍、班級、檔案材料、教師、課程、教室、教科書都分別轉換為一個關系模式。8精選ppt

學生

學號出生日期年級所在系平均成績姓名9精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒉一個m:n聯系轉換為一個關系模式。關系的屬性：與該聯系相連的各實體的鍵以及聯系本身的屬性關系的鍵：各實體鍵的組合 例，“選修”聯系是一個m:n聯系，可以將它轉換為如下關系模式，其中學號與課程號為關系的組合鍵：選修（學號，課程號，成績）10精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒊一個1:n聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與n端對應的關系模式合并。1)轉換為一個獨立的關系模式關系的屬性：與該聯系相連的各實體的鍵以及聯系本身的屬性關系的鍵：n端實體的鍵11精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒊一個1:n聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與n端對應的關系模式合并。2)與n端對應的關系模式合并合并后關系的屬性：在n端關系中加入1端關系的鍵和聯系本身的屬性合并后關系的鍵：不變可以減少系統中的關系個數，一般情況下更傾向于采用這種方法12精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）例，“組成”聯系為1:n聯系。 將其轉換為關系模式的兩種方法：

1)使其成為一個獨立的關系模式：組成（學號，班級號）

2)將其與學生關系模式合并： 學生（學號，姓名，出生日期，所在系，年級，班級號，平均成績）13精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒋一個1:1聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與任意一端對應的關系模式合并。1)轉換為一個獨立的關系模式關系的屬性：與該聯系相連的各實體的鍵以及聯系本身的屬性關系的候選鍵：每個實體的鍵均是該關系的候選碼14精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒋一個1:1聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與任意一端對應的關系模式合并。2)與某一端對應的關系模式合并合并后關系的屬性：加入對應關系的鍵和聯系本身的屬性合并后關系的鍵：不變15精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）例，“管理”聯系為1:1聯系，可以有三種轉換方法：（1）轉換為一個獨立的關系模式： 管理（職工號，班級號）或 管理（職工號，班級號）16精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）（2）“管理”聯系與班級關系模式合并，則只需在班級關系中加入教師關系的碼，即職工號： 班級（班級號，學生人數，職工號）17精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）（3）“管理”聯系與教師關系模式合并，則只需在教師關系中加入班級關系的碼，即班級號： 教師（職工號，姓名，性別，職稱，班級號，是否為優秀班主任）18精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）注意：從理論上講，1:1聯系可以與任意一端對應的關系模式合并。但在一些情況下，與不同的關系模式合并效率會大不一樣。因此究竟應該與哪端的關系模式合并需要依應用的具體情況而定。new19精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）由于連接操作是最費時的操作，所以一般應以盡量減少連接操作為目標。例如，如果經常要查詢某個班級的班主任姓名，則將管理聯系與教師關系合并更好些。20精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒌三個或三個以上實體間的一個多元聯系轉換為一個關系模式。關系的屬性：與該多元聯系相連的各實體的鍵以及聯系本身的屬性關系的鍵：各實體鍵的組合21精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）例，“講授”聯系是一個三元聯系，可以將它轉換為如下關系模式，其中課程號、職工號和書號為關系的組合鍵：講授（課程號，職工號，書號）22精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）轉換原則⒍同一實體集的實體間的聯系，即自聯系，也可按上述1:1、1:n和m:n三種情況分別處理。 例，教師實體集內部存在領導與被領導的1:n自聯系，可以將該聯系與教師實體合并，這時主鍵職工號將多次出現，但作用不同，可用不同的屬性名加以區分：教師：｛職工號，姓名，性別，職稱，系主任｝new23精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）⒎具有相同鍵的關系模式可合并。目的：減少系統中的關系個數。合并方法：將其中一個關系模式的全部屬性加入到另一個關系模式中，然后去掉其中的同義屬性（可能同名也可能不同名），并適當調整屬性的次序。24精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）例，“擁有”關系模式：擁有（學號，性別）與學生關系模式：學生（學號，姓名，出生日期，所在系，年級，班級號，平均成績）都以學號為碼，可以將它們合并為一個關系模式：學生（學號，姓名，性別，出生日期，所在系，年級，班級號，平均成績）25精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）實例按照上述七條原則，學生管理子系統中的18個實體和聯系可以轉換為下列關系模型：學生（學號，姓名，性別，出生日期，所在系，年級，班級號，平均成績，檔案號） 性別（性別，宿舍樓）

26精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）宿舍（宿舍編號，地址，性別，人數）班級（班級號，學生人數）教師（職工號，姓名，性別，職稱，班級號，是否為優秀班主任）27精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）

教學（職工號，學號）課程（課程號，課程名，學分，教室號）選修（學號，課程號，成績）教科書（書號，書名，價錢）教室（教室編號，地址，容量）講授（課程號，教師號，書號）檔案材料（檔案號，……）28精選pptE-R圖向關系模型的轉換（續）該關系模型由12個關系模式組成學生關系模式包含了“擁有”聯系、“組成”聯系、“歸檔”聯系所對應的關系模式教師關系模式包含了“管理”聯系所對應的關系模式；宿舍關系模式包含了“住宿”聯系所對應的關系模式；課程關系模式包含了“開設”聯系所對應的關系模式。29精選ppt邏輯結構設計E-R圖向關系模型的轉換向特定DBMS規定的模型進行轉換數據模型的優化設計用戶子模式30精選ppt向特定DBMS模型進行轉換一般的數據模型還需要向特定DBMS規定的模型進行轉換。轉換的主要依據是所選用的DBMS的功能及限制。沒有通用規則,對于關系模型來說，這種轉換通常都比較簡單。31精選ppt邏輯結構設計E-R圖向關系模型的轉換向特定DBMS規定的模型進行轉換數據模型的優化設計用戶子模式32精選ppt數據模型的優化數據庫邏輯設計的結果不是唯一的。得到初步數據模型后，還應該適當地修改、調整數據模型的結構，以進一步提高數據庫應用系統的性能，這就是數據模型的優化。關系數據模型的優化通常以規范化理論為指導。33精選ppt數據模型的優化（續）優化數據模型的方法⒈確定數據依賴按需求分析階段所得到的語義，分別寫出每個關系模式內部各屬性之間的數據依賴以及不同關系模式屬性之間數據依賴。 34精選ppt數據模型的優化（續）例，課程關系模式內部存在下列數據依賴：課程號→課程名課程號→學分課程號→教室號選修關系模式中存在下列數據依賴：（學號，課程號）→成績35精選ppt數據模型的優化（續）

學生關系模式中存在下列數據依賴：學號→姓名學號→性別學號→出生日期學號→所在系 學號→年級學號→班級號學號→平均成績學號→檔案號36精選ppt數據模型的優化（續）

學生關系模式的學號與選修關系模式的學號之間存在數據依賴：學生.學號→選修.學號37精選ppt數據模型的優化（續）⒉對于各個關系模式之間的數據依賴進行極小化處理，消除冗余的聯系。38精選ppt數據模型的優化（續）⒊按照數據依賴的理論對關系模式逐一進行分析，考查是否存在部分函數依賴、傳遞函數依賴、多值依賴等，確定各關系模式分別屬于第幾范式。例如經過分析可知，課程關系模式屬于BC范式。39精選ppt數據模型的優化（續）⒋按照需求分析階段得到的各種應用對數據處理的要求，分析對于這樣的應用環境這些模式是否合適，確定是否需要對它們進行合并或分解。（通常多采用這個方法利用DD和DFD來分析冗余并消除之）40精選ppt數據模型的優化（續）并不是規范化程度越高的關系就越優。當一個應用的查詢中經常涉及到兩個或多個關系模式的屬性時，系統必須經常地進行聯接運算，而聯系運算的代價是相當高的，可以說關系模型低效的主要原因就是做聯接運算引起的，因此在這種情況下，第二范式甚至第一范式也許是最好的。41精選ppt數據模型的優化（續）非BCNF的關系模式雖然從理論上分析會存在不同程度的更新異常，但如果在實際應用中對此關系模式只是查詢，并不執行更新操作，則就不會產生實際影響。對于一個具體應用來說，到底規范化進行到什么程度，需要權衡響應時間和潛在問題兩者的利弊才能決定。一般說來，第三范式就足夠了。42精選ppt數據模型的優化（續）例：在關系模式學生成績單(學號,英語,數學,語文,平均成績)

中存在下列函數依賴：學號→英語學號→數學學號→語文學號→平均成績

(英語,數學,語文)→平均成績43精選ppt數據模型的優化（續）

顯然有：學號→(英語,數學,語文)因此該關系模式中存在傳遞函數信賴，是2NF關系。雖然平均成績可以由其他屬性推算出來，但如果應用中需要經常查詢學生的平均成績，為提高效率，我們仍然可保留該冗余數據，對關系模式不再做進一步分解。44精選ppt數據模型的優化（續）⒌按照需求分析階段得到的各種應用對數據處理的要求，對關系模式進行必要的分解或合并，以提高數據操作的效率和存儲空間的利用率常用分解方法水平分解垂直分解45精選ppt數據模型的優化（續）水平分解把(基本)關系的元組分為若干子集合，定義每個子集合為一個子關系，以提高系統的效率。46精選ppt數據模型的優化（續）水平分解的適用范圍滿足“80/20原則”的應用80/20原則：一個大關系中，經常被使用的數據只是關系的一部分，約20%把經常使用的數據分解出來，形成一個子關系，可以減少查詢的數據量。

47精選ppt數據模型的優化（續）水平分解的適用范圍并發事務經常存取不相交的數據如果關系R上具有n個事務，而且多數事務存取的數據不相交，則R可分解為少于或等于n個子關系，使每個事務存取的數據對應一個關系。48精選ppt數據模型的優化（續）垂直分解什么是垂直分解把關系模式R的屬性分解為若干子集合，形成若干子關系模式。垂直分解的原則經常在一起使用的屬性從R中分解出來形成一個子關系模式。49精選ppt數據模型的優化（續）垂直分解的優點可以提高某些事務的效率垂直分解的缺點可能使另一些事務不得不執行連接操作，從而降低了效率。50精選ppt數據模型的優化（續）垂直分解的適用范圍取決于分解后R上的所有事務的總效率是否得到了提高。進行垂直分解的方法簡單情況：直觀分解復雜情況：模式分解算法垂直分解必須不損失關系模式的語義(保持無損連接性和保持函數依賴)。51精選ppt邏輯結構設計E-R圖向關系模型的轉換向特定DBMS規定的模型進行轉換數據模型的優化設計用戶子模式52精選ppt設計用戶子模式定義數據庫模式主要是從系統的時間效率、空間效率、易維護等角度出發。定義用戶外模式時應該更注重考慮用戶的習慣與方便。包括三個方面：

53精選ppt設計用戶子模式（續）(1)使用更符合用戶習慣的別名合并各分E-R圖曾做了消除命名沖突的工作，以使數據庫系統中同一關系和屬性具有唯一的名字。這在設計數據庫整體結構時是非常必要的。但對于某些局部應用，由于改用了不符合用戶習慣的屬性名，可能會使他們感到不方便，54精選ppt設計用戶子模式（續）(1)使用更符合用戶習慣的別名(續)在設計用戶的子模式時可以重新定義某些屬性名，使其與用戶習慣一致。為了應用的規范化，我們也不應該一味地遷就用戶。例：負責學籍管理的用戶習慣于稱教師模式的職工號為教師編號。因此可以定義視圖，在視圖中職工號重定義為教師編號55精選ppt設計用戶子模式（續）

(2)針對不同級別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統對安全性的要求。例： 教師關系模式中包括職工號、姓名、性別、出生日期、婚姻狀況、學歷、學位、政治面貌、職稱、職務、工資、工齡、教學效果等屬性。56精選ppt設計用戶子模式（續）

學籍管理應用只能查詢教師的職工號、姓名、性別、職稱數據；

課程管理應用只能查詢教師的職工號、姓名、性別、學歷、學位、職稱、教學效果數據；

教師管理應用則可以查詢教師的全部數據。57精選ppt設計用戶子模式（續）定義兩個外模式：教師_學籍管理(職工號，姓名，性別，職稱)教師_課程管理(工號，姓名，性別，學歷，學位，職稱，教學效果)58精選ppt設計用戶子模式（續）授權學籍管理應用只能訪問教師_學籍管理視圖授權課程管理應用只能訪問教師_課程管理視圖授權教師管理應用能訪問教師表這樣就可以防止用戶非法訪問本來不允許他們查詢的數據，保證了系統的安全性。59精選ppt設計用戶子模式（續）(3)簡化用戶對系統的使用如果某些局部應用中經常要使用某些很復雜的查詢，為了方便用戶，可以將這些復雜查詢定義為視圖。60精選ppt邏輯結構設計小結任務將概念結構轉化為具體的數據模型邏輯結構