逻辑结构设计课件.ppt
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1、逻辑结构设计逻辑结构设计第七章第七章 数据库设计数据库设计7.1 数据库设计概述数据库设计概述7.2 需求分析需求分析7.3 概念结构设计概念结构设计7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计7.5 数据库的物理设计数据库的物理设计7.6 数据库的实施和维护数据库的实施和维护7.7 小结小结物理设计的任务之一就是要确定选择哪些存取方法,即建立哪些存取路径ER图向关系模型的转换(续)为一般顾客建立视图6 数据库的实施和维护产品1(产品号,产品名,规格,单价)实体型间的联系有以下不同情况(1)一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式,也可以与任意一端对应的关系模式合并。如果一个属性经常作为最大值和最小值等
2、聚集函数的参数,则考虑在这个属性上建立索引如果不满足,对应用程序部分则要修改、调整,直到达到设计要求例 关系模式产品(产品号,产品名,规格,单价,生产车间,生产负责人,产品成本,产品合格率,质量等级),可以在产品关系上建立两个视图数据库运行过程中物理存储会不断变化数据库物理设计的内容和方法5 数据库的物理设计把(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,以提高系统的效率如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计v逻辑结构设计的任务v把概念结构设计阶段设计好的基本ER图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构v逻辑结构设计的步骤v将
3、概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型v将转换来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换v对数据模型进行优化 逻辑结构设计逻辑结构设计(续续)逻辑结构设计时的3个步骤 7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计图向关系模型的转换图向关系模型的转换数据模型的优化数据模型的优化设计用户子模式设计用户子模式图向关系模型的转换图向关系模型的转换v转换内容v转换原则ER图向关系模型的转换(续)图向关系模型的转换(续)vER图向关系模型的转换要解决的问题 v如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式v如何确定这些关系模式的属性和码 v转换内容v将ER图转换为关系模型将实体、实体的属性和实体之间的联系
4、转换为关系模式。ER图向关系模型的转换(续)图向关系模型的转换(续)实体型间的联系有以下不同情况(1)一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式,也可以与任意一端对应的关系模式合并。转换为一个独立的关系模式 与某一端实体对应的关系模式合并(2)一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式,也可以与n端对应的关系模式合并。转换为一个独立的关系模式与n端对应的关系模式合并ER图向关系模型的转换(续)图向关系模型的转换(续)(3)一个m:n联系转换为一个关系模式。例,“选修”联系是一个m:n联系,可以将它转换为如下关系模式,其中学号与课程号为关系的组合码选修(学号,课程号,成绩)ER图向关系模型的转换
5、(续)图向关系模型的转换(续)(4)三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。例,“讲授”联系是一个三元联系,可以将它转换为如下关系模式,其中课程号、职工号和书号为关系的组合码讲授(课程号,职工号,书号)ER图向关系模型的转换(续)图向关系模型的转换(续)(5)具有相同码的关系模式可合并目的减少系统中的关系个数合并方法将其中一个关系模式的全部属性加入到另一个关系模式中,然后去掉其中的同义属性(可能同名也可能不同名),并适当调整属性的次序ER图向关系模型的转换(续)图向关系模型的转换(续)注意从理论上讲,1:1联系可以与任意一端对应的关系模式合并但在一些情况下,与不同的关系模式合并效
6、率会大不一样。因此究竟应该与哪端的关系模式合并需要依应用的具体情况而定。由于连接操作是最费时的操作,所以一般应以尽量减少连接操作为目标。例如,如果经常要查询某个班级的班主任姓名,则将管理联系与教师关系合并更好些。ER图向关系模型的转换(续)图向关系模型的转换(续)例 把图7.30中虚线上部的ER图转换为关系模型 部门实体对应的关系模式 部门(部门号,部门名,经理的职工号,)此关系模式已包含了联系“领导”所对应的关系模式 经理的职工号是关系的候选码 职工实体对应的关系模式 职工(职工号、部门号,职工名,职务,)该关系模式已包含了联系“属于”所对应的关系模式 ER图向关系模型的转换(续)图向关系模
7、型的转换(续)例 把图7.30中虚线上部的ER图转换为关系模型(续)产品实体对应的关系模式 产品(产品号,产品名,产品组长的职工号,)供应商实体对应的关系模式 供应商(供应商号,姓名,)零件实体对应的关系模式 零件(零件号,零件名,)将ER图转换为关系模型将实体、实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式。5 数据库的物理设计需求分析阶段综合各个用户的应用需求(现实世界的需求)(2)针对不同级别的用户定义不同的View,以 满足系统对安全性的要求。ER图向关系模型的转换(续)将ER图转换为关系模型将实体、实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式。学号(英语,数学,语文)合并方法将其中一个关系模式
8、的全部属性加入到另一个关系模式中,然后去掉其中的同义属性(可能同名也可能不同名),并适当调整属性的次序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之间的数据依赖以及不同关系模式属性之间数据依赖如果一个属性经常作为最大值和最小值等聚集函数的参数,则考虑在这个属性上建立索引(1)使用更符合用户习惯的别名定义用户外模式时应该注重的问题例如,如果经常要查询某个班级的班主任姓名,则将管理联系与教师关系合并更好些。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30中虚线上部的ER图转换为关系模型ER图向关系模型的转换(续)图向关系模型的转换(续)例 把图7.30中虚线上部的ER图转换
9、为关系模型(续)联系“参加”所对应的关系模式 职工工作(职工号,产品号,工作天数,)联系“供应”所对应的关系模式 供应(产品号,供应商号,零件号,供应量)7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计图向关系模型的转换图向关系模型的转换数据模型的优化数据模型的优化设计用户子模式设计用户子模式数据模型的优化数据模型的优化v 得到初步数据模型后,还应该适当地修改、调整数据模型的结构,以进一步提高数据库应用系统的性能,这就是数据模型的优化v 关系数据模型的优化通常以规范化理论为指导取决于分解后R上的所有事务的总效率是否得到了提高确定数据的存放位置(续)将转换来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转
10、换选择HASH存取方法的规则只对频繁增、删的表进行重组织产品实体对应的关系模式把概念结构设计阶段设计好的基本ER图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构(3)简化用户对系统的使用关系上定义的索引数过多会带来较多的额外开销确定数据的存放位置(续)取决于分解后R上的所有事务的总效率是否得到了提高但在一些情况下,与不同的关系模式合并效率会大不一样。数据模型的优化(续)数据模型的优化(续)v优化数据模型的方法v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之间的数据依赖以及不同关系模式属性之间数据依赖v消除 冗余的联系对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小化处
11、理,消除 冗余的联系。v确定所属范式按照数据依赖的理论对关系模式逐一进行分析考查是否存在部分函数依赖、传递函数依赖、多值依赖等确定各关系模式分别属于第几范式数据模型的优化(续)数据模型的优化(续)v按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求,分析对于这样的应用环境这些模式是否合适,v 确定是否要对它们进行合并或分解。v注意并不是规范化程度越高的关系就越优,一般说来,第三范式就足够了把(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,以提高系统的效率数据库的重组织和重构造联系“供应”所对应的关系模式例假设用户经常要按系别查询学生成绩单,这一查询涉及学生关系和选修关系的连接操作,即
12、需要按学号连接这两个关系,为提高连接操作的效率,可以把具有相同学号值的学生元组和选修元组在物理上聚簇在一起。例 关系模式产品(产品号,产品名,规格,单价,生产车间,生产负责人,产品成本,产品合格率,质量等级),可以在产品关系上建立两个视图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之间的数据依赖以及不同关系模式属性之间数据依赖大大提高按聚簇码进行查询的效率数据库的各级模式是在设计过程中逐步形成的评价方法(完全依赖于所选用的DBMS)定义用户外模式时应该注重的问题确定数据库物理结构的内容如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式数据模型的优化(续)数据模型的优化(续)例在关系模式 学
13、生成绩单(学号,英语,数学,语文,平均成绩)中存在下列函数依赖 学号英语 学号数学 学号语文 学号平均成绩 (英语,数学,语文)平均成绩数据模型的优化(续)数据模型的优化(续)显然有 学号(英语,数学,语文)因此该关系模式中存在传递函数信赖,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数据模型的优化(续)数据模型的优化(续)v按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求,对关系模式进行必要的分解,以提高数据操作的效率和存储空间的利用率常用分解方法 水平分解 垂直分解数据模型的优化(续)数
14、据模型的优化(续)水平分解什么是水平分解 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,以提高系统的效率水平分解的适用范围 满足“80/20原则”的应用 并发事务经常存取不相交的数据数据模型的优化(续)数据模型的优化(续)垂直分解什么是垂直分解 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垂直分解的适用范围 取决于分解后R上的所有事务的总效率是否得到了提高7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计图向关系模型的转换图向关系模型的转换数据模型的优化数据模型的优化设计用户子模式设计用户子模式设计用户子模式设计用户子模式v定义用户外模式时应该注重的问题v 包括三个方面v (1)使用
15、更符合用户习惯的别名v (2)针对不同级别的用户定义不同的View,以 满足系统对安全性的要求。v (3)简化用户对系统的使用设计用户子模式(续)设计用户子模式(续)例例 关系模式产品(产品号,产品名,规格,单价,生产车间,生产负责关系模式产品(产品号,产品名,规格,单价,生产车间,生产负责人,产品成本,产品合格率,质量等级),可以在产品关系上建立两人,产品成本,产品合格率,质量等级),可以在产品关系上建立两个视图个视图 为一般顾客建立视图为一般顾客建立视图 产品产品1(产品号,产品名,规格,单价)(产品号,产品名,规格,单价)为产品销售部门建立视图为产品销售部门建立视图 产品产品2(产品号,
16、产品名,规格,单价,车间,生产负责人)(产品号,产品名,规格,单价,车间,生产负责人)顾客视图中只包含允许顾客查询的属性顾客视图中只包含允许顾客查询的属性销售部门视图中只包含允许销售部门查询的属性销售部门视图中只包含允许销售部门查询的属性生产领导部门则可以查询全部产品数据生产领导部门则可以查询全部产品数据可以防止用户非法访问不允许他们查询的数据,保证系统的安全性可以防止用户非法访问不允许他们查询的数据,保证系统的安全性逻辑结构设计小结逻辑结构设计小结v 任务 将概念结构转化为具体的数据模型v 逻辑结构设计的步骤 将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型 将转化来的关系、网状、层次模型向特定D
17、BMS支持下的数据模型转换 对数据模型进行优化 设计用户子模式将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型顾客视图中只包含允许顾客查询的属性存取频率较高部分与存取频率较低部分,分开存放每个事务在各关系上运行的频率和性能要求(4)三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。ER图向关系模型的转换(续)ER图向关系模型的转换原则该关系的大小可预知,而且不变;数据的载入和应用程序的调试为产品销售部门建立视图但在一些情况下,与不同的关系模式合并效率会大不一样。确定各关系模式分别属于第几范式逻辑结构设计小结逻辑结构设计小结vER图向关系模型的转换内容vER图向关系模型的转换原则逻辑结构设计小结逻
18、辑结构设计小结v优化数据模型的方法 1.确定数据依赖 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。3.确定各关系模式分别属于第几范式。4.分析对于应用环境这些模式是否合适,确定是否要对它们进行合并或分解。5.对关系模式进行必要的分解或合并逻辑结构设计小结逻辑结构设计小结v设计用户子模式 1.使用更符合用户习惯的别名 2.针对不同级别的用户定义不同的外模式,以满足系统对安全性的要求。3.简化用户对系统的使用第七章第七章 数据库设计数据库设计7.1 数据库设计概述数据库设计概述7.2 需求分析需求分析7.3 概念结构设计概念结构设计7.4 逻辑结构设计逻辑结构设计7.5 数据
19、库的物理设计数据库的物理设计7.6 数据库的实施和维护数据库的实施和维护7.7 小结小结7.5 数据库的物理设计数据库的物理设计v数据库的物理设计 数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构,它依赖于选定的数据库管理系统 为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程,就是数据库的物理设计数据库的物理设计数据库的物理设计(续续)v数据库物理设计的步骤 确定数据库的物理结构,在关系数据库中主要指存取方法和存储结构 对物理结构进行评价,评价的重点是时间和空间效率 如果评价结果满足原设计要求,则可进入到物理实施阶段,否则,就需要重新设计或修改物理结构,有时甚至要返回逻
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