数据库的设计与范化

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1、计算机基础科学系2009.10第6章数据库第十三讲数据库的设计与范化本讲主要内容1数据库的设计过程2结构化查询语言3数据库的范化过程小结4学习目标12了解数据库设计的目标，认识关系数据数的设计过程，能设计简单的关系数据库。掌握关系数据库有哪些规范，如何满足这些规范;了解结构化查询语言。重点与难点关系数据数的设计过程，关系数据库有哪些规范，如何满足这些规范为本讲的重点；E-R模型的建立，E-R图中的实体与实体之间的连系的描述，数据库范化的过程为本讲的难点。数据库设计数据库设计是指对于一个给定的应用，构造最优的数据库模式，建立数据库

2、，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求。数据库设计的目标是能够正确反映应用的实际情况。如应用中需要哪些数据，数据处理流程等。一、什么是数据库设计、数据库的设计目标1.数据库的设计二、关系数据库的设计过程数据库的设计都要经历需求分析、概念设计、实现设计和物理设计四个阶段。2.数据库的设计过程主要任务是从数据库的所有用户那里收集对数据的需求和对数据处理的要求，并把这些需求写成用户和设计人员都能理解，并能接受的说明书。注意：需求分析是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时的一步。2.1需求分析例如，要为某学校的学生成绩管理系统

3、设计数据库。数据库工程师通过对学校学生成绩管理进行调查，确定学生学籍管理系统中的实体有学生、班级、课程、专业与系。2.1需求分析在该系统中对这些实体要求的属性分别是：⑴学生：学号，姓名，性别，出生日期，联系方式。⑵班级：班级编号，班级名称。⑶课程：课程编号，课程名称，周学时，课程性质（考试/考查），类型（公共基础/专业基础/专业课/公共选修/专业选修）。⑷专业：专业编号，专业名称。⑸系：系编号，系名称，系办地址。注意：这些数据是设计学生成绩管理数据库设计的重要依据。2.1需求分析概念设计是整个数据库设计的关键。它的目的是将需求说明

4、书中关于数据的需求，综合为一个统一的DBMS概念模型。首先根据单个应用的需求，画出能反映每一应用需求的局部E-R（Entity-Relationship，实体-关系)模型。然后将这些E-R模型图合并起来，消除冗余和可能存在的矛盾，得出系统总体的E-R模型。E-R图在1976年首次被人提出，它提供不受任何DBMS约束的面向用户的表达方法，在数据库设计中被广泛用作数据建模的工具。E-R数据模型问世后，经历了许多修改和扩充。2.2概念设计E-R模型的构成成分是实体集、属性集和关系集，其表示方法如下：⑴实体用矩形框表示，矩形框内写上实体名

5、。⑵实体的属性用椭圆形表示，框内写上属性名，并用无向边与其实体相连。⑶实体间的联系用菱形框表示，且适当的含义为联系命名，名字写在菱形框中，用无向连线将参加联系的实体矩形框分别与菱形框相连，并在连线上标明联系的类型，即1：1、1：M或N：M。2.2概念设计举例：为学生学籍管理数据库建立E-R图2.2概念设计实体间的联系2.2概念设计举例：为学生学籍管理数据库建立E-R图2.2概念设计实现设计的目的是将E-R模型转换为某一特定的DBMS能够接受的逻辑模式，也就是说把E-R图中的实体与实体之间的连系用关系来描述。对关系数据库，主要是完成

6、结构的设计与表的关联设计。2.3实现设计由图6.4.3可知，每个实体对应的关系分别如下，其中带下划线的属性为主键。实体名：学生；对应的关系：学生（学号，姓名，性别，出生日期，联系方式）；实体名：课程；对应的关系：课程（课程编号，课程名称，周学时，课程性质，类型）；2.3实现设计把实体转换成关系后，还须把关联也转换成关系。转换而成的关系的属性包括关联的两个关系的主键以及关联自身的属性。“学习”关联的两个表的主键为“学号”与“课程编号”，“学习”的属性为“成绩”，由此可得关联的关系如下，其中，带下划线的属性为外键：实体：学生课程成绩对

7、应的关系：学生课程成绩（学号，课程编号，成绩）这样就完成了数据的简单逻辑设计。2.3实现设计物理设计的目的在于确定数据库的存储结构。其主要任务包括：确定数据库文件和索引，文件的记录格式和物理结构，选择存取方法，决定访问路径和外存储器的分配策略等。不过这些工作大部分可由DBMS来完成，仅有一小部分工作由设计人员完成。2.4物理设计范化的目的：为了建立冗余较小、结构合理的数据库，将关系数据库中关系应满足的规范划分为若干等级，每一等级称为一个“范式”（NormalForms，NF）。四、关系数据库的范化3.数据库的范化范式的概念最早是由

8、E.F.Codd提出的，他从1971年开始相继提出了（1、2、3）三级规范化形式。1974年，E.F.Codd和Boyce共同提出了一个新的范式概念，即Boyce-Codd范式，简称BC范式。1976年Fagin提出了第四范式（4NF），后来又有人