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


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) E-R图 成分
• 属性
• 关系/联系(Relationship)
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。
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。
例（1:1）
职工号 姓名 班主任 1 负责 外码 外码 性别
班主任(职工号，姓名， 性别，班级号)
1
班级 班级号
班级(班级号，班级名)
班级名 班级(班级号，班级名，职工号)
转换策略(续)
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

画出E-R图
设计各部门的E-R分图
产品 产品号 产品名
n 性能 参数
组成
m
零件 耗用量
零件号 零件数
零件名 材料名
图1
技术部门的分E-R图
产品号
产品名 产品 n
价格
设计各部门的E-R分图
耗用量
使用 m
材料
m
存放
存放量
n
仓库 仓库名
材料号
材料名
库存量 价格
地点 类别
仓库号
图2
供应部门的分E-R图
性能参数 材料 材料号 材料名 价格 图4 耗用量 n 仓库
n m
存放
仓库名 存放量 仓库号
地点 类别
改进的E-R图
3.逻辑设计
1. 产品
产品号*
产品名 价格 性能参数
2. 零件
零件号*
3. 材料
材料号*
材料名 价格
4. 仓库
仓库号*
仓库名 类别 地点
1NF
零件名
5.组成
产品号* 零件号*
6. 消耗
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
不规范
职工简明表
职工号 姓名 性别 出生日 期
. . .
简历
工作 日期 工作单位 职务
. . .
. . .
转换 职工基本情况
职工号 姓名 性别 出生日期
关键字：职工号
工作日期
工作单位
职务
（2）第二范式
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。
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 关键字：材料编号+ 供应商名称
价格
库存量 库存占用资金 材料名称、规格、供应商地址不完全依赖于主码，不是2NF

画ER图
1. 2. 3.
4.
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。
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。
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
1. 材料库存 材料编号* 供应商名称* 价格 库存量 库存占用资金 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. 2. 材料 材料编号* 材料名称 规格 3. 供应商 供应商名称* 供应商地址


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。
教师(职工号，姓名，性 别，系主任号)
思考
编号 名称 规格
零件 m 装配
转化成几个二维表？ 每个二维表的属性由什么组成？
n
转换
编号 名称 零件 m 装配 n 规格
零件(编号，名称，规格)
装配(零件号，子件号)
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。
订单、发票
现实世界、信息世界和数据世界
客 观 事 物 事物 相关 属性 集合 认识 选择 描述 实体 相关 属性 集合 记录 相关 属性 集合
实 体 集
加工 转换
数 据 库
现实世界
认识、 抽象
信息世界 (概念模型)
转换
数据世界 (数据结构模型)
关系1(属性1，属性2， …) ； 关系2(…)； …
根据相同的转换规则，按联系的不同类型 进行相应的转换。
例：3个实体的联系
职工号 姓名 教师 n 讲授 m 课程 课程名 讲授(课程号，书号，职工号) 性别 教师(职工号，姓名，性别)
p
教材 书号 书名
教材(书号，书名)
课程(课程号，课程名)
课程号
例：同一实体集间的自联系
职工号
姓名
性别
教师 1 负责 n
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。
如学号是学生实体的码。
码(Key)：能唯一标识实体或联系的属性或属性组

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
学号 姓名 学生 n 选修 m 课程 课程号 课程名 成绩 籍贯
学生(学号，姓名，籍贯)
选修(学号，课程号，成绩)
产品号 产品名 价格 产品 n
零件数 组成 m m 消耗 m 耗用量 材料号 材料名 材料 n m 存放 零件
零件号 零件名
n
使用
耗用量 n 仓库
性能参数
仓库名 库存量 存放量 仓库号 价格 集成的初始E-R图
地点 类别
集成E-R分图
图3
产品号 产品名 产品 n
零件数
零件号 m
m
组成
零件
零件名
价格 消耗
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
1. 2.
3.
4.
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。
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）


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
学号 姓名 学生 n 选修 m 成绩 籍贯
课程
课程号 课程名
一对一联系
一对多联系
多对多联系
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）