电子科大数据库第四章：数据库设计与实现

第四章 数据库设计与实现

4.1 数据库设计概述

4.1.1 数据库设计方案

1、概念数据模型（CDM)

一种面向用户的系统数据模型，用来描述现实世界的系统概念化数据结构

2、逻辑数据模型（LDM）

在概念模型的基础上，从系统设计的角度描述系统的数据对象组成及关联结构，考虑这些数据对象符合数据库的逻辑表示

3、物理数据模型（PDM）

在逻辑数据模型基础上，针对具体的DBMS所设计的数据模型。

4.1.2 数据库设计过程与策略

4.2 E-R模型

E-R模型（实体-联系模型）：一种描述现实世界概念数据模型，逻辑数据模型的有效方法。

4.2.1 模型基本元素

实体 属性 标识符 联系
标识符可以是一个或多个属性

4.2.2 实体-联系类型

1、二元实体联系类型

1. 1：1 1：N N:M
2. 最小基数，最大基数
3. 可选 强制
   
   
   

2、鸟足版本

3.实体继承联系

1. 父实体：具有公共属性的实体
2. 子实体：与父实体具有相似的属性，同时也具有特殊性的实体
3. 互斥性继承
4. 非互斥型继承
5. 完整性继承
6. 非完整性继承
   

4.2.3 强弱实体

1. 强弱实体是相对的
2. 强实体
3. 弱实体
4. id依赖型：强的标识符作为弱的标识符
5. 非id依赖型：有自己的标识符
   
   
   
   

4.3 数据库建模设计

4.3.1 概念数据模型设计：E-R

4.3.2 数据库模型的转换

CDM/LDM到PDM的转换------>E-R模型到关系模型的转换

原理：

1. 实体—>表：属性名，数据类型，键,not null/null
2. 属性—>列
3. 实体标识符—>外键或主键
4. 实体之间的联系—>关系表之间的参照完整性约束

1、实体转换成表：添加数据类型，键，not null/null

2、强弱实体转换

1. id依赖型：强实体的主键用来做弱实体的主键和外键
2. 非id依赖型：强实体的主键做弱实体的外键
   

3、实体联系转换参照完整性约束

(1）1：1------> 主键可以相互做外键

（2）1：N ---->1的主键放到N里做外键

（3）M:N 添加一个新的关联表，把两者的主键放到这个新的表里做外键和主键

4、实体继承联系参照完整性约束

父的主键放到子的里面做主键和外键

5、实体递归联系转换参照完整性约束

(1) 1:N 实体递归联系：标识符再写一个换个名字，作为外键

（2） M:N 实体递归联系：增加一个关联表，标识符和标识符的改写作为主键和外键

4.4 数据库规范化设计

4.4.1 非规范化关系表的问题

为什么要规范化数据库处理？

1. 减少数据库中冗余数据，尽量使用同一数据在数据库中仅保留一份，有效降低维护数据一致性的工作量
2. 设计和里的表间依赖关系和约束关系，便于实现数据完整性和一致性
3. 设计合理的数据库结构，便于系统对数据高效访问处理

4.4.2 函数依赖理论

1、函数依赖：

数据依赖的一种，反应属性或属性组之间相互依存，相互制约的关系，即反应现实世界的数据约束关系
定义的符号：

1. R：一个关系的模式
2. U={A1,A2…An} ：R的所有属性的集合
3. F：R中函数依赖的集合
4. r:R所取的值
5. t[x]:元组t在属性X上的取值
   函数依赖的定义：
   一个关系模式 R（U），X，Y是属性U的子集，t,s是关系R中任意两个元组，如果t[X]=s[X],则t[Y],s[Y],。就说Y函数依赖于X，或X函数决定Y。
   也就是Y的属性由属性X决定
   如：学生表中：专业，宿舍位置， 这两个属性，就是专业决定宿舍位置

2、部分函数依赖：

如：成绩表中：主键是学号和科目，还有属性 教课的老师。科目决定教课的老师。所以是部分函数依赖。

3、属性传递依赖

学生表中: 学号决定专业，专业决定宿舍位置，所以学号决定宿舍位置，所以是传递依赖

4、多值依赖

4.4.3 规范化设计范式

1、范式

关系规范化：把一个有访问异常的关系分解成结构良好的关系的过程，使得这些关系有最小的冗余或没有冗余。
**规范化范式：**关系表符合特定规范化程度的模式

1. 第一范式（1NF）：属性不可再分

2. 第二范式（2NF）：1NF的基础上，消除了属性部分依赖。
   

3. 第三范式（3NF）：第二范式的基础上，切断了属性传递函数依赖
   

4. BCNF(巴斯-科德范式）：所有函数依赖的决定因子都是候选键
   

5. 第四范式（4NF）：满足BCNF，并且消除了多值依赖