高级数据库系统及其应用
第1部分 数据库系统基础
第3章 数据库设计
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第3章 数据库设计
3.1 ER数据模型 3.2 EER数据模型 3.3 逻辑数据库设计：映射ER/EER模式到关系模式 3.4 关系模式求精与规范化
DB应用
❖ DB应用定义：一个特定的数据库，加上实现此数据库查 询/更新的相关程序。
4. 模式细化 5. 物理DB设计 6. 安全设计
DB设计的基本步骤（2）
1. 需求分析 2. 概念DB设计 3. 逻辑DB设计 4. 模式细化
▪ 分析关系数据库模式的关系集，检查潜在问题并进行 优化。与需求分析和概念设计的主观性特点不同，细 化可得到强有力的规范理论支持。
5. 物理DB设计
▪ 考虑应用必须支持的一些典型预期负荷,并以此为基础 进一步求精DB设计，确保它能满足预期的性能要求。
❖ 关系约束 ▪ 指与关系集相关的约束，通过约束表达可限制 参与关系各实体的可能组合。 ▪ 主要类型：基数词约束、键约束和参与约束。
❖ 弱实体集 ▪ 指只能附属其它实体集而存在的实体集。
在ER图中表达关系基数词和参与约束
弱实体集的几种ER建模方法（图3.5)
3.2 EER数据模型
3.2.1 EER模型核心概念的形式定义 3.2.2 子类、超类与类层次结构 3.2.3 特化与泛化 3.2.4 利用union子类建模 3.2.5 值集属性与复合结构属性的建模表示 3.2.6 EER与UML类图比较 3.2.7 EER作为知识表示模型 3.2.8 为大型企业/组织进行DB概念设计
EER核心概念（2）
❖特化 ▪ 特化Z＝{S1,S2,…,Sn}是具有相同超类G的一个 子类集合，每个G/Si是一个超类/子类关系。G 被称为泛化实体类型。
• 用“特化”指代由特化过程所获得的化子集。
▪ 特化的种类（约束）
特化• 是完概全念特上化的与求部精分，特而化泛；化不则相是交概特念化上与的重综叠合特。化。 显然• ，两由类泛约化束获相得互超独类立方，法可，以易组得合到出完四种全约特束化。的子集。
▪ 这个步骤可能包括为一些表建立索引，或指定聚集存 储方式等。
6. 安全设计
3.1 ER数据模型
3.1.1 实体类型、实体集、属性和键 3.1.2 关系、关系类型和关系集 3.1.3 ER模型的其他特性
ER模型简介
1. 构成ER模型☆的E基R图本表概示念规定 ❖ 实体与属性▪ 实体集：用加矩形外框的名字来表示。 ❖ 实体类型、▪实属体性集名与：键则用椭圆框起，
❖ 概念设计是成功设计DB应用的一个环节。 ▪ 实体-关系模型(Entity-Relation model)，简称ER模型， 是一种非常流行的概念数据模型。
▪ EER是基于ER的扩展模型(Enhanced ER model)
• ER/EER已被广泛应用于DB概念设计。它们均以图形化方式描 述和捕获用户需求。
EER核心概念（1）
❖类 ▪ 指实体的集合或实体集，这包括可对DB应用域 实体分组的任何EER模式构造，如实体类(型)、 子类、超类和类别。 ▪ EER中，任何类都允许参与一个关系。
❖ 子类、超类 ▪ 子类S是一个类，子类中的实体必然是其超类C 中实体的一个子集，即有关系：S⊆C 成立 ▪ 超类/子类关系也称为ISA关系，记做C/S。 ▪ 子类实体除了可以从超类实体中继承所有的属 性外，还可以有自己专有的属性和关系。
▪ 利用需求分析获得的信息，建立DB数据的一个抽象描述。 ▪ 这一步通常利用ER/EER模型，或其它高级数据概念模型
（如UML类图），来实现。
3. 逻辑DB设计
▪ 转换DB概念设计模式到指定DBMS逻辑模式。 ▪ 由于需求信息本身带有很大主观性，故基于需求信息构
造的ER/EER图只能提供数据的一个近似描述。
❖泛化 ▪ 是特化的逆过程，允许我们忽略多个实体集之 间的性质差异，找出它们的共同点－－抽象出 超类。
特化及其约束的EER表示
EER核心概念（3）
❖ 类别(category) ▪ 类别有时也被称为union子类。 ▪ 类别T是一个类，它是n个判定超类D1,D2,…,Dn （n>1）并集的一个子集。
• 其形式表示为：T⊆(D1⋃D2⋃…⋃Dn)
❖ union子类的约束 ▪ 完全约束：子类包含了其所有超类并集中的所 有成员； ▪ 部分约束：子类只包含并集的一个子集。
UNION子类及其约束的EER表示（图3.8 ）
用粗/细区分 完全和部分
约束
基本ER模型与UML类图的特性对比
Company DB模式的EER表示
Company DB模式的UML表示
3.3 逻辑数据库设计:映射ER/EER模式到关系模 式
3.3.1 映射常规实体集到关系表 3.3.2 映射关系集到关系表 3.3.3 映射弱实体集 3.3.4 映射带有聚集关系的ER图 3.3.5 映射EER扩展结构 3.3.6 ER模型至关系模型映射小结
• 基于ER/EER进行概念设计的输出为一组ER/EER图。
❖ 基于概念模型的设计，最终都必须变换/转换到可在DB中 实现的逻辑数据模型。 ▪ 借助RDB设计有关规范理论,不仅可对转换后的逻辑数 据模式进行规范，而且可对ER/EER图进行求精。
DB设计的主要阶段与过程
DB设计的基本步骤（1）
1. 需求分析 2. 概念DB设计
▪ 实体类型：定义了具并有用相直同线属与性实的体实集体相模连式。结构， 由名和属性•来多描值述属。性：用双线椭圆框起;
▪ 实体集：具•有复相合同属实性：体用类名型字的后所加有注实结构体成集份合表。示;
• 实体类型描• 述键了属相性同：结通构过实属体性集名的加模下式划或线内来涵标；识。 • 实体集则描述了实体类型的外延。 • ER图中不区分实体类型和实体集（被视为同义词）。
❖ 关系、关系类型和关系集 ❖ ☆ERE模R图型表的示其规它定概念
▪ 关系集：用名字外加菱形框表示，并用直线 将其与参与实体集的矩形框相连。
ER图设计举例（1）
ER图设计举例 （2）
ER模型的其它概念
❖ 关系属性 ▪ 关系集也可以有自己的描述属性，用来刻画关 系集本身的性质，而不是某个参与实体集的性 质。