数据库设计(需求分析、概念结构设计).ppt

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1、数据库设计,教学目的：本章主要讨论数据库设计的方法和步骤，通过实例，详细介绍了数据库设计各个阶段的目标、方法、应注意的事项。教学重点：1、需求分析的设计 2、概念结构的设计 3、逻辑结构的设计教学难点：1、DFD画法和数据字典设计2、E-R图画法及转化为关系模式,数据库设计的步骤,什么是数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息需求和处理要求）在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据库应用系统。数据库是信息系统的核心和基础数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在

2、数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分,按照应用的要求、工作环境要求，在DBMS支持下，对其结构（数据）设计和行为（处理）设计，从而设计出一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。,数据库设计目标,数据库设计的内容,数据库结构设计(静态)1）逻辑数据库设计局部逻辑结构全局逻辑结构2）物理数据库设计存储结构数据库行为设计(动态)1）数据的装载2）应用程序设计,参加设计的人员,1.数据库分析设计人员数据库设计的核心人员自始至终参与数据库设计其水平决定了数据库系统的质量2.用户在数据库设计中也是举足轻重的主要参加需求分析和数据库的运行维护用户积极参与带来的好处加速数据库设计提高数据

3、库设计的质量,3.程序员在系统实施阶段参与进来，负责编制程序4.操作员在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境,参加设计的人员（续）,数据库分析设计人员应具备的知识,计算机技术数据库技术软件工程知识应用领域的知识,数据库设计的过程(六个阶段),需求分析阶段 概念结构设计阶段 逻辑结构设计阶段 数据库物理设计阶段 数据库实施阶段 数据库运行和维护阶段设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。,需求分析阶段综合各个用户的应用需求，是整个设计过程的基础需求分析做的不好，可能会导致整个数据库设计失败 概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于

4、具体DBMS的概念模型 逻辑结构设计阶段将概念结构转换成具体的数据库产品支持的数据模型，并对其模型进行优化，形成数据库逻辑模式。根据用户处理的要求、安全性考虑，在基本表上建立必要的视图，形成数据的外模式,数据库物理设计阶段为逻辑数据模型选取合适的物理结构。根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。数据库实施阶段运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库编制与调试应用程序组织数据入库并进行试运行 数据库运行和维护阶段正式运行，并不断对其进行评价、调整和修改。,分析系统需求,6、数据库运行和维护阶段,5、数据库实施阶段,4、

5、数据库物理结构设计阶段,3、逻辑结构设计阶段,1、系统需求分析阶段,2、概念结构设计阶段,数据库设计步骤,CreatLoad,Main()ifthenend,4.2 需求分析,需求分析就是分析用户的需要与要求需求分析是设计数据库的起点需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用,需求分析的任务,需求分析的任务 需求分析的重点 需求分析的难点,需求分析的任务,通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况，明确用户的各种需求在此基础上确定新系统的功能。新系统必须充分考虑今后可能

6、的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库,需求分析的重点,需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。信息要求用户需要从数据库中获得信息的内容与性质由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需存储哪些数据处理要求对处理功能的要求对处理的响应时间的要求对处理方式的要求(批处理/联机处理)新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。,需求分析的难点,确定用户最终需求的难点用户缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟能为自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。设计人员缺少

7、用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求。新的硬件、软件技术的出现也会使需求发生变化。,需求分析的难点(续),解决方法设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入地进行交流，才能逐步得以确定用户的实际需求,需求分析的方法,调查清楚用户的实际需求并进行初步分析 与用户达成共识 进一步分析与表达这些需求,1)调查组织机构情况(1)该组织由哪些部门组成(2)各部门的职责和任务2)调查各部门的业务活动情况(1)各部门输入输出的数据和格式(2)所需的表格和卡片(3)如何加工处理这些数据(4)输入输出的部门,调查与初步分析用户需求,3)协助用户明确对新系统的各种需求(1)信息要求(2)处理

8、要求(3)安全性要求(4)完整性要求4)确定新系统的边界(1)哪些功能由计算机完成(2)哪些活动由人工完成,5)分析系统功能(1)系统应具有哪些功能，完成哪些任务(2)设计人员和用户协商、确定、备案(3)尽量满足用户的要求(4)不要随便承诺用户不合理或无法实现的要求(5)注意功能与条件的谐调,6)分析系统数据(1)需要存储哪些数据1.实体集2.实体的属性集3.实体集间的联系(2)数据是否有矛盾1.基本数据2.导出数据(3)用户对数据的处理要求1.完成什么样的处理2.响应时间3.安全性要求4.完整性要求(4)绘制数据流程图(5)编制数据字典,7)编写系统分析报告(1)提交用户的决策部门审核(2)

9、报告内容1.系统概况2.系统功能说明3.设计阶段划分4.可行性分析5.系统软硬件环境要求(1)计算机配置；(2)操作系统；(3)汉字平台(4)数据库管理系统；(5)网络环境6.结构图表(1)组织机构图；(2)组织间联系图；(3)各机构功能业务图7.数据图表(1)数据流程图；(2)功能模块图；(3)数据字典,8)后续工作(1)组织专家评估报告(2)项目双方签字(3)签订协议书,简单概括:需求分析的步骤有四步 分析用户活动，产生用户活动图（即用户的业务流程图);确定系统范围，产生系统范围图（即确定人机界面）;分析用户活动所涉及的数据,产生数据流图(数据的流向及加工);分析系统数据，产生数据字典。,

10、需求分析阶段的输入和输出 输入是总体信息需求和处理需求。输出是需求说明书包括系统的数据流程和数据字典。数据流图和数据字典 数据流图DFD有四个基本成分：用箭头表示数据流、用圆圈表示加工或处理，用双线段表示文件、用方框表示外部实体。,返回,进一步分析和表达用户需求,结构化分析方法SA方法，Structured Analysis是从最上层的系统组织机构入手，采用自顶向下，逐层分解的方式分析系统，并用数据流图和数据字典描述系统。,1首先把任何一个系统都抽象为：,2分解处理功能和数据（1）分解处理功能将处理功能的具体内容分解为若干子功能，再将每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。（2）

11、分解数据在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形成若干层次的数据流图 数据流图表达了数据和处理过程的关系（3）表达方法 处理过程：用判定表或判定树来描述 数据：用数据字典来描述3将分析结果再次提交给用户，征得认可,补充：数据流程图,数据流图(DFD,Data Flow Diagram)是描述数据在系统中流动和变换的过程，表达了数据和处理过程的关系从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的移动变换过程是系统分析人员与用户进行交流的手段和系统设计的主要依据之一,数据流程图基本组成,1）外部项（外部实体）描述系统的数据来源和去向的各种实体或工作环节。2）数据处理逻辑描述

12、系统对信息进行处理的逻辑功能。3）数据存储逻辑意义上的数据存储环节。4）数据流是描述系统信息处理功能有关的各种信息的载体，是各个加工环节进行处理和输出的数据集合。,数据流程图绘制方法,数据流表示数据的流动情况；加工（进程）表示对数据的加工处理过程，它的名字应能简明扼要地表明所完成的是什么加工；数据存贮在数据流图中起着保存数据的作用，指向数据存贮的数据流可以理解为写数据，从数据存贮引出的数据流可以理解为读数据，双向数据流可以理解为修改数据；数据源点或终点，表示图中出现数据的始发点或终止点，它在图中的出现仅仅是一种符号，并不需要以软件的形式进行设计和实现。,实例：开发一个学校管理系统,1可行性分析

13、和初步需求调查抽象出该系统最高层数据流图，该系统由教师管理子系统、学生管理子系统、后勤管理子系统组成，每个子系统分别配备一个开发小组。2进一步细化各个子系统其中学生管理子系统开发小组通过进行进一步的需求调查，明确了该子系统的主要功能是进行学籍管理和课程管理，包括学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况的管理。,毕业登记表,报到证,学生,课程管理数据流图,返回,“先全局后局部,先整体后细节,先抽象后具体”通常可将这种分层的DFD图,分为顶层、中间层、底层。具体步骤：1。先确定系统范围，画出顶层的DFD图。2。逐层分解顶层DFD图，获得若干中间层DFD图。3。画出底层的DFD图。,画分层DFD图的

14、方法,顶层图说明了系统的边界,即系统的输入和输出数据流，顶层图只有一张。底层图由一些不能再分解的加工组成，这些加工都已足够简单，称为基本加工。在顶层和底层之间的是中间层。中间层的数据流图描述了某个加工的分解，而它的组成部分又要进一步分解。画各层DFD图时，“由外向内”。,顶层,中 间 层,底 层,先全局后局部,先整体后细节,先抽象后具体.,0图,1图,2图,1.1图,2.1图,2.2图,分层DFD 图,经过初步的需求分析，得到系统功能要求：1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等）。2、定时更新病历。3、病员出现异常情况时报警。4、随机地产生某一病员的病情报告。,实例：医院病房监护系统,监视病情

15、,更新病历,实例：医院病房监护系统,系统功能要求：1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等）2、定时更新病历 3、病员出现异常情况时报警。4、随机地产生某一病员的病情报告。,顶层：,例2 医院病房监护系统,第一层：,医院病房监护系统顶层DFD图,第二层：加工“中央监视”分解,医院病房监护系统二层DFD图,医院病房监护系统分层DFD图,图 2.15,图 2.16,加工分解的原则自然性：概念上合理、清晰；均匀性：理想的分解是将一个问题分解成大小均匀的几个部分；分解度：一般每一个加工每次分解最多不要超过个子加工,分解应分解到基本加工为止。,2.2.5 画分层DFD图的基本原则,数据守恒与数据封闭原则

16、所谓数据守恒是指加工的输入输出数据流是否匹配，即每一个加工既有输入数据流又有输出数据流。或者说一个加工至少有一个输入数据流，一个输出数据流。数据封闭是对整个系统而言。,合理使用文件 当文件作为某些加工之间的交界面时，文件必须画出来，一旦文件作为数据流图中的一个独立成份画出来了，那么他同其他成份之间的联系也应同时表达出来。,注意,DFD图不是流程图,不表示软件的控制流程。,画分层DFD图的基本原则,子图与父图的“平衡”父图中某个加工的输入输出数据流应该同相应的子图的输入输出相同(相对应），分层数据流图的这种特点称为子图与父图“平衡”。,分层DFD图的改进,DFD图必须经过反复修改，才能获得最终的

17、目标系统的逻辑模型（目标系统的DFD图）。可从以下方面考虑DFD图的改进：1、检查数据流的正确性 数据守恒 子图、父图的平衡 文件使用是否合理。特别注意输入/出文件的数据流。2、改进DFD图的易理解性 简化加工之间的联系（加工间的数据流越少，独立性越强，易理解性越好）。改进分解的均匀性。适当命名（各成分名称无二义性，准确、具体）。,4.2.3 数据字典,数据字典的用途 数据字典的内容,数据字典的用途,数据字典是各类数据描述的集合数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果数据字典在数据库设计中占有很重要的地位,数据字典的内容,数据字典的内容数据项数据结构数据流数据存储处理过程数据项是

18、数据的最小组成单位若干个数据项可以组成一个数据结构数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。,数据项,数据项是不可再分的数据单位对数据项的描述数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整性约束条件,数据结构,数据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成，或由若干个数据项和数据结构混合组成。对数据结构的描述数据结构描述数据结构名，含义说明，组成:数据项或数据结构,数据流,数据流是数据结构在系统内传输的路径。对数据流

19、的描述数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流去向，组成:数据结构，平均流量，高峰期流量数据流来源是说明该数据流来自哪个过程数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去平均流量是指在单位时间里的传输次数高峰期流量则是指在高峰时期的数据流量,数据存储,数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。对数据存储的描述：数据存储描述数据存储名，说明，编号，流入的数据流，流出的数据流，组成:数据结构，数据量，存取方式流入的数据流：指出数据来源流出的数据流：指出数据去向数据量：每次存取多少数据，每天（或每小时、每周等）存取几次等信息存取方法：批处理/联机处理；检索/更新；顺序检索/随机检索

20、,处理过程,处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数据字典中只需要描述处理过程的说明性信息处理过程说明性信息的描述处理过程描述处理过程名，说明，输入:数据流，输出:数据流，处理:简要说明,处理过程（续）,简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求功能：该处理过程用来做什么处理要求：处理频度要求（如单位时间里处理多少事务，多少数据量）；响应时间要求等处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准,数据字典是关于数据库中数据的描述，即元数据，而不是数据本身。数据本身将存放在物理数据库中，由数据库管理系统管理。数据字典有助于这些数据的进一步管理和控制，为设计人员和数据库管理员在数据库设计

21、、实现和运行阶段控制有关数据提供依据。,小结,例：数据项,学生学籍管理子系统的数据字典。数据项，以“学号”为例：,例：数据结构,以“学生”为例“学生”是该系统中的一个核心数据结构：,例：数据流,数据流“体检结果”可如下描述：,例：数据存储,数据存储“学生登记表”可如下描述,例：处理过程,处理过程“分配宿舍”可如下描述,需求分析阶段小结,把需求收集和分析作为数据库设计的第一阶段是十分重要的。这一阶段收集到的基础数据（用数据字典来表达）和一组数据流程图是下一步进行概念设计的基础。特别强调：收集将来应用所涉及的数据，设计者应充分考虑到可能的扩充和改变，使设计易于更改，系统易于扩充。强调用户的参与，这

22、是数据库应用系统设计的特点。,熟悉业务活动,明确用户需求,确定系统边界,分析系统功能,分析系统数据,编写分析报告,调查机构情况,数据字典DD,数据流程图DFD,数据库设计人员,用户,4.3 概念结构设计,什么是概念结构设计需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。概念结构设计是整个数据库设计的关键,描述概念模型的工具：E-R模型,概念结构设计的特点,（1）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。

23、是对现实世界的一个真实模型。（2）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计成功的关键。（3）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。（4）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。,4.3.1 概念结构设计的方法与步骤,设计概念结构的四类方法自顶向下首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化自底向上首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构逐步扩张首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构混合策略将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结

24、构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。,常用策略自顶向下地进行需求分析自底向上地设计概念结构自底向上设计概念结构的步骤第1步：抽象数据并设计局部视图第2步：集成局部视图，得到全局概念结构,合并取消冲突,修改重构消除冗余,数据字典DD,数据流程图DFD,抽象数据,设计局部视图,局部E-R图,初步E-R图,总E-R图,4.3.2 数据抽象与局部视图设计,数据抽象 局部视图设计,数据抽象,概念结构是对现实世界的一种抽象从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节把这些特性用各种概念精确地加以描述这些概念组成了某种模型,三种常用抽象,1.分类（Classif

25、ication）定义某一类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它抽象了对象值和型之间的“is member of”的语义在E-R模型中，实体型就是这种抽象,2.聚集（Aggregation）定义某一类型的组成成分它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义在E-R模型中若干属性的聚集组成了实体型，就是这种抽象,学 生,姓名,学号,班级,专业,实体型,属性,“is a part of”,仓库,更复杂的聚集,聚集,3.概括（Generalization）定义类型之间的一种子集联系它抽象了类型之间的“is subset of”的语义概括有一个很重要的性质：

26、继承性。子类继承超类上定义的所有抽象。,学生,本科生,研究生,超类,子类,“is subset of”,概括,注：原E-R模型不具有概括，现对E-R模型作了扩充，允许定义超类实体型和子类实体型。用双竖边的矩形框表示子类用直线加小圆圈表示超类-子类的联系,数据抽象的用途,对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织（聚集），形成：实体实体的属性，标识实体的码确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n),局部视图设计,设计分E-R图的步骤：选择局部应用根据系统具体情况，利用需求分析阶段得到的数据流图，在多层数据流图中选择一个适当层次的数据流图，让这组图中每一部分对应一个局部应用，即可以这一层的数据

27、流图为出发点设计分E-R图 逐一设计分E-R图将局部应用中所用的数据从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码，确定实体之间的联系及其类型。并对其进行必要的调整。,选择局部应用,依据多层数据流图数据字典步骤选择一个适当层次的数据流图让这组图中每一部分对应一个局部应用以此为出发点，设计分E-R图。,通常以中层数据流图作为设计分E-R图的依据高层数据流图只能反映系统的概貌中层数据流图能较好地反映系统中各局部应用的子系统组成低层数据流图过细例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂，因此可以它们入手设计学生管理子系统的分E-R图。如果局部应用比较复杂，则可以从更下

28、层的数据流图入手。,逐一设计分E-R图,任务：标定局部应用中的实体、属性、码，实体间的联系将各局部应用涉及的数据从数据字典中抽取出来参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码确定实体之间的联系及其类型（1:1，1:n，m:n）,如何抽象实体和属性,实体：现实世界中一组具有某些共同特性和行为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体之间是“is member of的关系。例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象为学生实体。属性：对象类型的组成成分可以抽象为实体的属性。组成成分与对象类型之间是“is part of的关系。例：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生实体的属性。其中

29、学号为标识学生实体的码。,如何区分实体和属性,实体与属性是相对而言的。同一事物，在一种应用环境中作为“属性”，在另一种应用环境中就必须作为“实体”。例：学校中的系，在某种应用环境中，它只是作为“学生”实体的一个属性，表明一个学生属于哪个系；而在另一种环境中，由于需要考虑一个系的系主任、教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需要作为实体了。,一般原则属性不能再具有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间。符合上述两条特性的事物一般作为属性对待。现实世界中的事物凡能够作为属性对待的，应尽量作为属性。,例1：“学生”由学号

30、、姓名等属性进一步描述，根据准则，“学生”只能作为实体，不能作为属性。例2：职称通常作为教师实体的属性，但在涉及住房分配时，由于分房与职称有关，也就是说职称与住房实体之间有联系，根据准则，这时把职称作为实体来处理会更合适些。,设计分E-R图的步骤,（1）以数据字典为出发点定义E-R图。数据字典中的“数据结构”、“数据流”和“数据存储”等已是若干属性的有意义的聚合（2）按上面给出的实体、属性准则进行必要的调整。,例：学籍管理局部应用中主要涉及的实体包括学生、宿舍、档案材料、班级、班主任。实体之间的联系：由于一个宿舍可以住多个学生，而一个学生只能住在某一个宿舍中，因此宿舍与学生之间是1:n的联系。

31、由于一个班级往往有若干名学生，而一个学生只能属于一个班级，因此班级与学生之间也是1:n的联系。班主任与学生之间存在指导联系，一个班主任要教多名学生，而一个学生只对应一个班主任，因此班主任与学生之间也是1:n的联系。而学生和他自己的档案材料之间，班级与班主任之间都是1:1的联系。,学籍管理局部应用的分E-R图草图,适当调整E-R图,(1)在一般情况下，性别通常作为学生实体的属性，但在本局部应用中，由于宿舍分配与学生性别有关，根据准则，应该把性别作为实体对待。(2)数据存储“学生登记表”，由于是手工填写，供存档使用，其中有用的部分已转入学生档案材料中，因此这里就不必作为实体了。,学籍管理局部应用的

32、分E-R图,学籍管理局部E-R图实体属性,上图中省略了各个实体的属性描述：学生：学号，姓名，出生日期性别：性别档案材料：档案号，班级：班级号，学生人数班主任：职工号，姓名，性别，是否为优秀班主任宿舍：宿舍编号，地址，人数其中有下划线的属性为实体的码。,课程管理局部应用的分E-R图,同样方法可以得到课程管理局部应用的分E-R图,课程管理局部应用的分E-R图,各实体的属性分别为：学生：姓名，学号，性别，年龄，所在系，年级，平均成绩课程：课程号，课程名，学分教师：职工号，姓名，性别，职称教科书：书号，书名，价钱教室：教室编号，地址，容量,4.3.3 视图的集成,视图集成将各个局部视图进行合并，集成为

33、总E-R图视图集成的两种方式一次集成一次集成多个分E-R图通常用于局部视图比较简单时逐步累积式首先集成两个局部视图（通常是比较关键的两个局部视图）以后每次将一个新的局部视图集成进来,集成局部E-R图的步骤,合并 修改与重构 验证整体概念结构,合并取消冲突,修改重构消除冗余,抽象数据,设计局部视图,局部E-R图,初步E-R图,基本E-R图,合并分E-R图，生成初步E-R图,合并而不是简单拼凑的原因：各分E-R图存在冲突合并分E-R图的主要工作与关键所在：合理消除各分E-R图的冲突,各个局部应用所面向的问题不同；由不同的设计人员进行设计,各个分E-R图之间必定会存在许多不一致的地方,冲突的种类,1

34、、属性冲突2、命名冲突3、结构冲突,1、属性冲突,两类属性冲突属性域冲突：属性值的类型、取值范围或取值集合不同。属性取值单位冲突属性冲突的解决方法通常用讨论、协商等行政手段加以解决,例1：由于学号是数字，因此某些部门（即局部应用）将学号定义为整数形式，而由于学号不用参与运算，因此另一些部门（即局部应用）将学号定义为字符型形式。（属性域冲突）例2：某些部门（即局部应用）以出生日期形式表示学生的年龄，而另一些部门（即局部应用）用整数形式表示学生的年龄。（属性域冲突）例3：学生的身高，有的以米为单位，有的以厘米为单位，有的以尺为单位。（属性取值单位冲突）,2、命名冲突,两类命名冲突同名异义：不同意义

35、的对象在不同的局部应用中具有相同的名字异名同义（一义多名）：同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字发生的位置命名冲突可能发生在属性级、实体级、联系级上。其中属性的命名冲突更为常见。命名冲突的解决方法通过讨论、协商等行政手段加以解决,例1：局部应用A中将教室称为房间局部应用B中将学生宿舍称为房间同名异义例2：有的部门把教科书称为课本有的部门则把教科书称为教材异名同义（一义多名）,3、结构冲突（三类）,1）同一对象在不同应用中具有不同的抽象解决方法：通常是把属性变换为实体或把实体变换为属性，使同一对象具有相同的抽象。变换时要遵循前面讲过的两个准则。例：“课程”在某一局部应用中被当作实体在另

36、一局部应用中则被当作属性,2）同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同，或者属性的排列次序不完全相同。产生原因：不同的局部应用关心的是该实体的不同侧面。解决方法：使该实体的属性取各分E-R图中属性的并集，再适当设计属性的次序。,在应用A中学生（学号，姓名，性别，平均成绩）在应用B中学生（姓名，学号，出生日期，所在系，年级）在应用C中学生（姓名，政治面貌，学号）合并后学生（学号，姓名，出生日期，政治面貌，所在系，年级，性别，平均成绩）,3）实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型解决方法：根据应用语义对实体联系的类型进行综合或调整。例1：实体E1与E2在局部应用A中是多对多联系，而在局

37、部应用B中是一对多联系例2：在局部应用X中E1与E2发生联系，而在局部应用Y中E1、E2、E3三者之间有联系。,(E-R)1,(E-R)2,(E-R)12,合并两个分 E-R 图时的综合,合并分E-R图，生成初步E-R图实例,例：合并学籍管理局部视图,课程管理局部视图这两个分E-R图存在着多方面的冲突(1)班主任实际上也属于教师学籍管理中的班主任实体与课程管理中的教师实体在一定程度上属于异名同义，可以应将学籍管理中的班主任实体与课程管理中的教师实体统一称为教师。统一后教师实体的属性构成为：教师：职工号，姓名，性别，职称，是否为优秀班主任,(2)合并教师与学生间的两种联系将班主任改为教师后，教师

38、与学生之间的联系在两个局部视图中呈现两种不同的类型：一种是学籍管理中教师与学生之间的指导联系一种是课程管理中教师与学生之间的教学联系可以将这两种联系综合为教学联系。指导联系实际上可以包含在教学联系之中。,(3)合并性别在两个局部应用中的不同抽象性别在两个局部应用中具有不同的抽象，它在学籍管理中为实体，在课程管理中为属性，按照前面提到的两个原则，在合并后的E-R图中性别只能作为实体，否则它无法与宿舍实体发生联系。(4)调整学生属性次序在两个局部E-R图中，学生实体属性组成及次序都存在差异，应将所有属性综合，并重新调整次序。假设调整结果为：学生：学号，姓名，出生日期，年龄，所在系，年级，平均成绩解

39、决上述冲突后，学籍管理分E-R图与课程管理分E-R图合并为下图所示形式：,学生管理子系统的初步E-R图,修改与重构,消除冗余的数据与冗余的实体间联系设计生成基本E-R图,合并取消冲突,修改重构消除冗余,抽象数据,设计局部视图,局部E-R图,初步E-R图,基本E-R图,1、冗余,冗余的数据是指可由基本数据导出的数据。冗余的联系是指可由其他联系导出的联系。消除冗余要把握好度冗余数据和冗余联系容易破坏数据库的完整性，给数据库维护增加困难。有时为了提高某些应用的效率，不得不以冗余信息作为代价。,根据需求取舍冗余设计数据库概念结构时，哪些冗余信息必须消除，哪些冗余信息允许存在，需要根据用户的整体需求来确

40、定。基本E-R图消除不必要的冗余后的初步E-R图称为基本E-R图,2消除冗余的方法,分析方法以数据字典和数据流图为依据，根据数据字典中关于数据项之间逻辑关系的说明来消除冗余。如果是为了提高效率，人为地保留了一些冗余数据，则应把数据字典中数据关联的说明作为完整性约束条件。规范化理论借助函数依赖的概念消除冗余联系。,例（分析方法）：教师工资单中包括该教师的基本工资、各种补贴、应扣除的房租水电费以及实发工资。由于实发工资可以由前面各项推算出来，因此可以去掉，在需要查询实发工资时根据基本工资、各种补贴、应扣除的房租水电费数据临时生成。,消除冗余，设计生成基本E-R图实例,(1)学生实体中的年龄属于冗余

41、数据学生实体中的年龄属性可以由出生日期推算出来，属于冗余数据，应该去掉。学生：学号，姓名，出生日期，所在系，年级，平均成绩,前面设计的初步E-R图中仍然存在着冗余数据和冗余联系：,(2)教室与班级的上课联系属于冗余联系教室实体与班级实体的上课联系可以推导出来。教室与课程之间的开设联系课程与学生之间的选修联系学生与班级之间的组成联系因此上课联系属于冗余联系，可以消去。,(3)学生实体中的平均成绩可以推算出来可以从选修联系中的成绩属性中推算出来若应用中需要经常查询某个学生的平均成绩，为提高效率，可以考虑保留该冗余数据可以定义一个触发器来保证平均成绩与该学生各科成绩的一致性。下图展示了进行修改和重构

42、后生成的基本E-R图,学生管理子系统基本E-R图,验证整体概念结构,视图集成后形成一个整体的数据库概念结构验证该整体概念结构确保它满足下列条件：整体概念结构内部必须具有一致性，不存在互相矛盾的表达。整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结构，包括属性、实体及实体间的联系。整体概念结构能满足需求分析阶段所确定的所有要求。,整体概念结构最终还应该提交给用户征求用户和有关人员的意见，进行评审、修改和优化，然后把它确定下来，作为数据库的概念结构，作为进一步设计数据库的依据。,概念结构设计小结,什么是概念结构设计,概念结构设计小结,概念结构设计的步骤抽象数据并设计局部视图集成局部视图，得到全局概念结构验

43、证整体概念结构数据抽象分类聚集概括,概念结构设计小结,设计局部视图1、选择局部应用2、逐一设计分E-R图标定局部应用中的实体、属性、码，实体间的联系用E-R图描述出来,概念结构设计小结,集成局部视图1、合并分E-R图，生成初步E-R图消除属性冲突消除命名冲突消除结构冲突2、修改与重构消除不必要的冗余，设计生成基本E-R图分析方法规范化理论,建立E-R模型举例,例 一个企业应用包括人员管理、生产管理、设备管理等功能模块。其中：人员管理需要记录职工编号、职工姓名、职务（干部/工人）、年龄、性别等。一个职工工作于一个部门，一个部门有若干职工。对于部门应记录各部门的编号、部门名称、负责人、电话等信息。,设计局部E-R模型人员管理的E-R图,设计局部E-R模型设备管理的E-R图,设计局部E-R模型生产管理的E-R图,将局部E-R模型集成全局E-R模型,