第5讲ER转换为关系模型课件.ppt

1、学习目标n掌握利用ER图进行概念设计的方法n掌握ER图的基本元素与确定n理解ER局部模式的设计方法n理解局部ER模式综合为全局ER模型n了解全局ER模型的优化5.1 5.1 实体实体- -联系方法联系方法 本节我们要介绍本节我们要介绍P.P.S.Chen于于1976年提出的实体年提出的实体-联系方法，即联系方法，即 E- R（Entity-Relationship）方法。这种方法由于简单、实用，得到了非常）方法。这种方法由于简单、实用，得到了非常普遍的应用，也是目前描述普遍的应用，也是目前描述信息结构信息结构最常用的方法。最常用的方法。 E-R E-R方法使用的工具称作方法使用的工具称作E-R

2、E-R图，它们描述的现实世界的信息结构称图，它们描述的现实世界的信息结构称为企业模式（为企业模式（Enterprise SchemaEnterprise Schema），也把这种描述结果称为），也把这种描述结果称为E-RE-R模型。模型。 目前还没有具体的数据库管理系统支持目前还没有具体的数据库管理系统支持 E- R模型，但是已经有支持模型，但是已经有支持 E- R模型的数据库设计工具，它可以把模型的数据库设计工具，它可以把 E- R模型直接转换为具体的数据模型直接转换为具体的数据库管理系统上的数据模型。库管理系统上的数据模型。 E- R方法是设计数据库的有力工具，应用非方法是设计数据库的有力

3、工具，应用非常广泛，用常广泛，用 E- R图描述的概念模型也称为图描述的概念模型也称为实体联系模型实体联系模型 。转换转换现实世界现实世界人的认人的认识抽象识抽象现实世界现实世界概念模型概念模型信息世界信息世界DBMS支持支持的数据结构的数据结构机器世界机器世界从现实世界到机器世界的过程从现实世界到机器世界的过程 本章首页本章首页本节首页本节首页本章首页本章首页本节首页本节首页E-RE-R图提供了表示实体表、属性和联系的方法，规定如下：图提供了表示实体表、属性和联系的方法，规定如下：实体集：实体集： 用矩形框表示，框内写明实体名。用矩形框表示，框内写明实体名。属属 性：性： 用椭圆框表示，框内

4、写明属性名，用一条用椭圆框表示，框内写明属性名，用一条无向线无向线与所属与所属 实体连接起来。实体连接起来。联联 系：系： 用菱形框表示，框内写明联系名，并用用菱形框表示，框内写明联系名，并用无向线无向线分别与有分别与有 关实体连接起来，同时在无向线旁边标明联系类型。下关实体连接起来，同时在无向线旁边标明联系类型。下 图描述了三种联系类型的例子。图描述了三种联系类型的例子。 在建立在建立 E-R图的时候，应根据实际应用首先确定哪些是实体集，有图的时候，应根据实际应用首先确定哪些是实体集，有多少个实体集，其次确定实体集的属性，然后再确定这些实体集之间存多少个实体集，其次确定实体集的属性，然后再确

5、定这些实体集之间存在什么联系及联系的属性。在什么联系及联系的属性。 例：现在我们完整地考虑一下学校教学管理中的教学情况。教学过程可由例：现在我们完整地考虑一下学校教学管理中的教学情况。教学过程可由学生、班级、课程、教师、讲授、选修、组成等方面构成。其中，学生、班级、课程、教师、讲授、选修、组成等方面构成。其中，而，而。 假设各属性如下：假设各属性如下：学生学生 学号、姓名、性别、出生年月、入学成绩学号、姓名、性别、出生年月、入学成绩班级班级 班级号、班级名称、所属专业、组成时间、系别班级号、班级名称、所属专业、组成时间、系别课程课程 课程号、课程名称、学分课程号、课程名称、学分教师教师 职工号

6、、姓名、性别、出生日期、职称职工号、姓名、性别、出生日期、职称选修选修 成绩成绩 学生对课程存在多对多的学生对课程存在多对多的 “选修选修 ”联系；教师对课程也是多对多的联系；教师对课程也是多对多的“ 讲授讲授 ” 联系；班级对学生是一对多的联系；班级对学生是一对多的 “组成组成 ”联系。联系。本章首页本章首页本节首页本节首页上一页上一页下图给出了教学情况实体联系模型图，即教学情况下图给出了教学情况实体联系模型图，即教学情况E-R图图选修选修成绩成绩课程号课程号 课程名称课程名称 学分学分职工号职工号 姓名姓名性别性别 出生日期出生日期 职称职称职工号职工号 姓名姓名性别性别 出生日期出生日期

7、 职称职称班级号班级号 班级名称班级名称 所属专业所属专业 组成时间组成时间 系别系别课程课程学生学生讲授讲授教师教师组成组成班级班级 实体联系方法是抽象和描述现实世界的有力工具，用实体联系方法是抽象和描述现实世界的有力工具，用 E- R图表示的概念图表示的概念模型独立于具体的模型独立于具体的 DBMS所支持的数据模型，它是各种数据模型的共同基础，所支持的数据模型，它是各种数据模型的共同基础，因而比数据模型更一般、更抽象、更接近于现实世界。因而比数据模型更一般、更抽象、更接近于现实世界。本章首页本章首页本节首页本节首页上一页上一页例：有仓库和职工两个实体，并例：有仓库和职工两个实体，并且有语义

8、且有语义一个仓库可以有多一个仓库可以有多名职工，但是一个职工只能在一名职工，但是一个职工只能在一个仓库工作。那么仓库和职工是个仓库工作。那么仓库和职工是一对多的联系，我们把这种联系一对多的联系，我们把这种联系命名为工作，相应的命名为工作，相应的 E-RE-R图如下图如下图所示。图所示。 例：有仓库和器件两个实体，并例：有仓库和器件两个实体，并且有语义且有语义一个仓库可以存放一个仓库可以存放多种器件，一种器件可以存放于多种器件，一种器件可以存放于多个仓库。那么仓库和器件间是多个仓库。那么仓库和器件间是多对多的联系，我们把这种联系多对多的联系，我们把这种联系命名为库存，相应的命名为库存，相应的E-

9、RE-R图如下图如下图所示。图所示。 1n 如果实体集如果实体集 A A与实体集与实体集 B B之间存在联系，并且对于实体集之间存在联系，并且对于实体集A A中的一个中的一个实体，实体集实体，实体集 B B中有多个实体与之对应；而对实体集中有多个实体与之对应；而对实体集B B中的一个实体，在中的一个实体，在实体集实体集A A中也同样，则称实体集中也同样，则称实体集A A到实体集到实体集B B的联系是多对多的，记为的联系是多对多的，记为m m：n n。mn本章首页本章首页本节首页本节首页上一页上一页E -RE -R图不仅能描述两图不仅能描述两个实体之间的联系，个实体之间的联系，而且还能描述两个以

10、而且还能描述两个以上实体之间的联系。上实体之间的联系。 5.1.2 E-R模型的组成要素及表示方法模型的组成要素及表示方法 n1E-R图的组成要素及其画法实体名联系名属性名实体表示属性表示联系表示三、 联系的设计之一n联系的元数 一个联系涉及到的实体集个数一元、二元、三元 问题：运动员根据其得分来排定名次。在名次排列中，排在他前面只有一个人排在他后面也只有一个人 运动员编号姓名性别名次顺序11图5.9 一元联系中的1:1联系 职工之间的上下级联系 职工工号姓名年龄性别领导1N图5.10 一元联系中的1:N联系 工厂的零件之间存在着组合关系，一种零件由许多种子零件组成，而一种零件也可以是其他零件

11、的子零件 零件零件号零件名规格数量组成MN图5.11 一元联系中的M:N联系 某商业集团中，商店、仓库、商品之间的进货联系 图5.12 三元联系中的M:N:P联系 仓库商品商店仓库号仓库名地址数量商店号商品名商品号商店名日期进货MNP学校里规定每学期学生至少选修1门课程，最多选修6门课程；每门课程至多有50人选修，最少可以没人选修 图5.13 联系的连通词和实体的基数学生课程选课M （1，6）N （0，50）n联系的连通词 联系涉及到的实体集之间实体对应的方式 1：1,1：N，M：Nn实体的基数 有两个实体集E1和E2，E1中每个实体与E2中有联系实体的数目的最小值min和最大值max，称为E

12、1的基数，用（min，max）形式表示 五、 ER设计步骤n设计方法：自底向上n设计过程局部ER模型n局部结构范围n实体n联系n属性全局ER模型设计n确定公共实体n局部ER合并n消除冲突n全局优化需求分析结果需求分析结果确定局部结构范围确定局部结构范围实体定义实体定义联系定义联系定义属性分配属性分配还有局部还有局部结构待分结构待分析析有无进入全局ER模式设计图5.18 局部ER模式设计无图5.20全局ER模式设计 局部局部ER模式模式确定公共实体类型确定公共实体类型合并两个局部合并两个局部ER模式模式检查并消除冲突检查并消除冲突还有未合还有未合并的局部并的局部模式模式有还有冲突吗还有冲突吗有六

13、、设计局部ER模式 需求分析结果确定局部结构范围实体定义联系定义属性分配还有局部结构待分析有无进入全局ER模式设计图5.18 局部ER模式设计1、范围的确定方法：、范围的确定方法： (1)、当前用户群、当前用户群 (2)、提供的服务、提供的服务2、注意因素、注意因素 (1)范围的划分要自然，易于管理范围的划分要自然，易于管理； (2)范围之间的界面要清晰，相互范围之间的界面要清晰，相互影响要小影响要小 (3)(3)范围的大小要适度。太小了，范围的大小要适度。太小了，会造成局部结构过多，设计过程繁会造成局部结构过多，设计过程繁琐，综合困难；太大了，则容易造琐，综合困难；太大了，则容易造成内部结构

14、复杂，不便分析成内部结构复杂，不便分析 2 2、实体划分的依据：、实体划分的依据：(1)(1)采用人们习惯的划分；采用人们习惯的划分；(2)(2)避免冗余，在一个局部避免冗余，在一个局部结构中，对一个对象只取一结构中，对一个对象只取一种抽象形式，不要重复；种抽象形式，不要重复；(3)(3)依据用户的信息处理需依据用户的信息处理需求求 3 3、属性确定与分配、属性确定与分配 (1)(1)确定原则：属性应该是确定原则：属性应该是不可再分解的语义单位；实体不可再分解的语义单位；实体与属性之间的关系只能是与属性之间的关系只能是1:N1:N的；的；不同实体类型的属性之间应无不同实体类型的属性之间应无直接

15、关联关系。直接关联关系。 (2)(2)属性分配的原则：属性分配的原则： 当多个实体类型用到同一属当多个实体类型用到同一属性时，一般把属性分配给那些性时，一般把属性分配给那些使用频率最高的实体类型，或使用频率最高的实体类型，或分配给实体值少的实体类型。分配给实体值少的实体类型。 有些属性不宜归属于任一实有些属性不宜归属于任一实体类型，只说明实体之间联系体类型，只说明实体之间联系的特性的特性 3 3、定义联系：、定义联系：(1)(1)实体之间有联系？实体之间有联系？(2)(2)什么样的联系；什么样的联系；(3)(3)有冗余联系吗？有冗余联系吗？(4)(4)联系的命名联系的命名六、设计局部ER模式n

16、4、关于属性与实体原则：能作为属性的尽量作为属性实体与属性的区分准则：n准则1：属性不能再具有需要描述的性质，是不可分的数据项，属性不能再具有需要描述的性质，是不可分的数据项，不能包含其他属性。不能包含其他属性。n准则2：属性不能不能与其他实体有联系例1：职工实体一般具有工号、姓名、年龄、职称等。但如果职称与工资、住房标准、福利等挂钩，应该将其看成是实体： 职称(代码、住房、工资、福利)例2：住院病人的病房号本来可以是病人的属性，但如果病房与医生相联系，那就是实体了。职工职工姓姓名名年年龄龄职职称称职工号职工号职工职工姓姓名名年年龄龄职工号职工号职称职称工工资资职称代职称代码码福福利利聘任聘任

17、局部模式设计举例初步分析系统的对象根据服务种根据服务种类分析教师类分析教师子模块子模块现有的教学管理系统局部ER图教师管理教师管理子系统子系统学籍管理学籍管理子系统子系统课程管理课程管理子系统子系统需求分析：需求分析：1、教师由某个系聘用、教师由某个系聘用2、学院设置了若干个系、学院设置了若干个系3、每个学院有一个院长、每个学院有一个院长4、每位教师都有职称，每个职称有不同的工、每位教师都有职称，每个职称有不同的工作量作量5、各个系可以承接项目，项目有负责人、各个系可以承接项目，项目有负责人6、教师可以参加项目、教师可以参加项目其他局部模式初步分析系统的对象现有的教学管理系统根据服务种类分析学

18、生子模块导师班级学生组成管理班主任档案材料宿舍住宿归档指导系有参加学会1N111NNN11NMN1具有社会关系1N局部ER图其它局部模式现有的教学管理系统初步分析系统的对象根据服务种类分析课程子模块局部ER图图5.22 课程管理局部应用分E-R图1教室M1教科书教师担任课程系开设N1学生选修NMN上课PN七、设计全局 ER模式n1、确定公共实体：合并的基础同名实体相同键的实体无图5.20全局ER模式设计 局部ER模式确定公共实体类型合并两个局部ER模式检查并消除冲突还有未合并的局部模式有还有冲突吗有n2、合并方法：一次性合并与两两合并优先合并有联系的局部ER从公共实体开始合并1教室M1教科书教

19、师担任课程系开设N1学生选修NMN上课PN导师班级学生组成管理班主任档案材料宿舍住宿归档指导系有参加学会1N111NNN11NMN1具有社会关系1N 七、设计全局 ER模式无图5.20全局ER模式设计 局部ER模式确定公共实体类型合并两个局部ER模式检查并消除冲突还有未合并的局部模式有还有冲突吗有(1)(1)属性冲突属性冲突 ：如，重量单位有的用公如，重量单位有的用公斤，有的用克。斤，有的用克。 (2)(2)结构冲突结构冲突 ：同一对象在不同应用中的不同抽象同一对象在不同应用中的不同抽象 ； 属性变为实体或把实体变为属性，使同一对属性变为实体或把实体变为属性，使同一对象具有象具有 相同的抽象。

20、相同的抽象。同一实体在不同局部同一实体在不同局部ERER图中属性的个图中属性的个数或次序不同数或次序不同 ； 合并且设计次序合并且设计次序实体之间的联系在不同的局部实体之间的联系在不同的局部ERER图中图中呈现不同的类型呈现不同的类型 根据语义进行调整根据语义进行调整(3)(3)命名冲突命名冲突 ：属性名、实体名、联系属性名、实体名、联系名之间存在同名异义或异名同义冲突名之间存在同名异义或异名同义冲突八、全局ER模式的优化n1、实体类型的合并1:1联系的两个实体类型 具有相同键的实体类型 n2、冗余属性的消除通过其他属性可以推出的属性，往往是合并后产生的。非键属性同时出现在几个实体中使用上的权

21、衡，完整性约束来保证 n冗余联系的消除：利用规范化理论中函数依赖的概念消除冗余联系 例子：三个局部ER图合并成一个ER图1图5.24 合并后的教学管理E-R图1N1P1N1N1N1MMNNNN社会关系具有1NNM1系聘用承接项目参加设置院长学院主管NN111教师评定职称分配工作量111N档案材料归档参加学会1宿舍住宿教科书担任指导课程选修教室上课有1班级学生组成N开设N管理11教师管理1 15.4 逻辑设计n1、目标：将概念模式转换为DBMS所支持的逻辑模式n2、逻辑设计步骤初始模式的形成：将全局ER模式转换成初始关系模式规范化处理数据模型的优化n确定规范的级别：3NF，BCNFn实施规范化处

22、理：关系分解(保持依赖、无损连接) 逻辑结构设计逻辑结构设计转化为转化为一般数一般数据模型据模型转化为特转化为特定定DBMS支持下的支持下的据模型据模型 优化模优化模型型概念结概念结构设计构设计数据库数据库物理设计物理设计基本基本E-R图图转换规转换规则则特定特定DBMS的的特点与限特点与限制制优化方优化方法如规法如规范化理范化理论论逻辑逻辑模型模型n一、E-R图向关系模型的转换1、转换要解决的问题：n实体和实体间的联系转换为关系模式n确定关系模式的属性和码职工职工职工号职工号姓名姓名年龄年龄职称职称5.4 逻辑设计5.4 ER模型到关系模型的转换 n把E-R图转换为关系模型可遵循如下原则 :

23、 （1）对于ER图中每个实体型，都应转换为一个关系，该关系应包括对应实体的全部属性，并应根据关系所表达的语义确定哪个属性或哪几个属性组作为“主关键字”，主关键字用来标识实体。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。 （2）对于ER图中的联系，情况比较复杂，要根据实体联系方式的不同，采取不同的手段加以实现。下面着重讨论联系的转换方法。 n3、二元联系类型的转换若实体间联系是1:1，可以在两个实体类型转换成的两个关系模式中任意一个关系模式任意一个关系模式的属性中加入另一个关系模式的键键和联系类型的属性。 若实体间联系是1:N，则在在N N端端实体类型转换成的关系模式中加入加入1 1端端实体

24、类型的键和联系类型的属性。 若实体间联系是M:N，则将联系类型也转换成关系模式联系类型也转换成关系模式，其属性为两端实体类型的键加上联系类型的属性，而键为两端实体键的组合 n4、一元联系类型的转换:同二元联系 n5、三元联系类型的转换 总是将三元联系类型转换成关系模式，其属性为三端实体类型的键加上联系类型的属性，而键为三端实体键的组合。具有相同码的关系模式可合并。目的是减少系统中的关系个数 5.4 逻辑设计ER模型到关系模型的转换实例运动员（编号，姓名，性别，名次，上一名次编号，下一名次编号） 职工（工号，姓名，年龄，性别，经理工号） 职工工号姓名年龄性别领导1N运动员编号姓名性别名次顺序11

25、校名校名地址地址校长校长任职任职学校学校电话电话任职年月任职年月姓名姓名性别性别年龄年龄11职称职称校长校长(姓名姓名，性别，年龄，职称，性别，年龄，职称)学校学校(校名校名，地址，电话，地址，电话，校长名校长名，任职年月，任职年月)学校学校(校名校名，地址，电话，地址，电话)校长校长(姓名姓名，性别，年龄，职，性别，年龄，职称，称，校名校名，任职年月，任职年月)系号系号系名系名教师教师聘用聘用系系电话电话聘期聘期工号工号姓名姓名性别性别年龄年龄1N系系(系号系号，系名，电话，系名，电话)教师教师(工号工号，姓名，性别，姓名，性别，年龄，年龄，系号系号，聘期，聘期)学号学号姓名姓名课程课程学生

26、学生年龄年龄成绩成绩课程号课程号课程名课程名教师名教师名选课选课性别性别MN学生学生(学号学号，姓名，年龄，姓名，年龄，性别性别)课程课程(课程号课程号，课程名，教，课程名，教师名师名)选课选课(学号学号，课程号课程号，成绩，成绩)ER模型到关系模型的转换实例零件零件号零件名规格数量组成MN仓库商品商店仓库号仓库名地址数量商店号商品名商品号商店名日期进货MNP零件（零件号，零件名，规格）组成（零件号，子零件号，数量） 仓库（仓库号，仓库名，地址）商店（商店号，商店名）商品（商品号，商品名）进货（商店号，商品名，仓库号，日期，数量） 例1 库存销售信息管理系统的ER模型及转换P车间仓位产品客户销

27、售员存储出库订单入库MNMPMNPMNN库存系统ER图车间(车间号,车间名,主任名) 产品(产品号，产品名，单价) 仓位(仓位号，地址，主任名) 客户(客户号，客户名，联系人，电话， 地址，税号，账号)销售员(销售员号,姓名,性别,学历,业绩）实体入库（入库单号,入库量,入库日期,经手人, 车间号,仓位号,产品名）出库（出库单号，出库量，出库日期，经手人，客户号，产品名，仓位号）订单（订单号，数量，折扣，总价，订单日期，产品号，客户号，销售员号） 存储(仓位号,产品号,核对日期,核对员,存储量)联系二、数据模型的优化：1、确定数据依赖：按需求分析阶段所得到的语义，分别写出每个关系模式内部各属性

28、之间的数据依赖以及不同关系模式属性之间数据依赖。n如学生关系模式中存在数据依赖： 学号姓名，学号性别，学号年龄，学号所在系选修关系模式中存在数据依赖：(学号,课程号)成绩课程关系模式内部存在数据依赖：课程号课程名，课程号学分学生与选修关系模式的学号之间存在数据依赖：学生.学号选修.学号2、对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。5.4 逻辑设计3、关系规范化并不是规范化程度越高的关系就越优：联接运算引起一般说来，第三范式就足够了一般说来，第三范式就足够了。例如：学生成绩(学号,英语,数学,语文,平均分)函数依赖：学号英语，学号数学，学号语文，学号平均分，(英语, 数学,

29、语文)平均分。显然有学号(英语,数学,语文)，存在传递函数信赖，是2NF关系。虽然平均成绩可以由其他属性推算出来，但如果应用中需要经常查询学生的平均成绩，为提高效率，仍然可保留该冗余数据，对关系模式不再做进一步分解。4、对关系模式进行必要的分解或合并，以提高数据操作的效率和存储空间的利用率。常用的分解方法是：水平分解：把(基本)关系的元组分为若干子集合，定义每个子集合为一个子关系，以提高系统的效率。根据“80/20原则” ，垂直分解：把关系模式R的属性分解为若干子集合，形成若干子关系模式。分解原则是经常在一起使用的属性从R中分解出来形成一个子关系模式。垂直分解必须确保无损连接性和保持函数依赖。精品课件精品课件！精品课件精品课件！下课了。休息。休息。