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1、An Introduction to Database System,数据库系统概论An Introduction to Database System第七章 数据库设计,An Introduction to Database System,第七章 数据库设计,7.1 数据库设计概述7.2 需求分析7.3 概念结构设计7.4 逻辑结构设计7.5 数据库的物理设计7.6 数据库实施和维护7.7 小结,An Introduction to Database System,数据库设计概述,数据库设计数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造（设计）优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其
2、应用系统，使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求，包括信息管理要求和数据操作要求。信息管理要求：在数据库中应该存储和管理哪些数据对象。数据操作要求：对数据对象需要进行哪些操作，如查询、增、删、改、统计等操作。,An Introduction to Database System,数据库设计概述（续）,数据库设计数据库设计的目标是为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效率的运行环境。高效率的运行环境数据库数据的存取效率高数据库存储空间的利用率高数据库系统运行管理的效率高,An Introduction to Database System,7.1 数据库设计概述,7.1.1
3、数据库设计的特点7.1.2 数据库设计方法7.1.3 数据库设计的基本步骤7.1.4 数据库设计过程中的各级模式,An Introduction to Database System,7.1 数据库设计概述,7.1.1 数据库设计的特点7.1.2 数据库设计方法7.1.3 数据库设计的基本步骤7.1.4 数据库设计过程中的各级模式,An Introduction to Database System,7.1.1 数据库设计的特点,数据库建设的基本规律三分技术，七分管理，十二分基础数据 管理 数据库建设项目管理 企业（即应用部门）的业务管理 基础数据 数据的收集、入库、更新维护,An Intro
4、duction to Database System,数据库设计的特点（续）,结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合 将数据库结构设计和数据处理设计密切结合结构和行为分离的设计传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策早期的数据库设计致力于数据模型和数据库建模方法研究，忽视了行为设计对结构设计的影响,An Introduction to Database System,数据库设计的特点（续）,结构和行为分离的设计,An Introduction to Database System,7.1 数据库设计概述,7.1.1 数据库设计的特点7.1.2 数
5、据库设计方法7.1.3 数据库设计的基本步骤7.1.4 数据库设计过程中的各级模式,An Introduction to Database System,7.1.2 数据库设计方法,手工试凑法设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证数据库运行一段时间后常常有不同程度地发现各种问题，增加了维护代价,An Introduction to Database System,数据库设计方法（续）,规范设计法手工设计方法基本思想过程迭代和逐步求精典型方法新奥尔良（New Orleans）方法将数据库设计分为若干阶段和步骤 采用辅助手段实现每一过程 按设计规程
6、用工程化方法设计数据库,An Introduction to Database System,数据库设计方法（续）,其他设计方法基于E-R模型的设计方法概念设计阶段广泛采用3NF（第三范式）的设计方法逻辑阶段可采用的有效方法 ODL(Object Definition Language)方法面向对象的数据库设计方法,An Introduction to Database System,数据库设计方法（续）,计算机辅助设计ORACLE Designer 2000SYBASE PowerDesignerCA ERWin,An Introduction to Database System,7.1
7、数据库设计概述,7.1.1 数据库设计的特点7.1.2 数据库设计方法7.1.3 数据库设计的基本步骤7.1.4 数据库设计过程中的各级模式,An Introduction to Database System,7.1.3 数据库设计的基本步骤,数据库设计分6个阶段需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计数据库实施数据库运行和维护 需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统 逻辑设计和物理设计与选用的DBMS密切相关,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,数据库设计各个阶段的设计描述,An
8、 Introduction to Database System,7.1 数据库设计概述,7.1.1 数据库设计的特点7.1.2 数据库设计方法7.1.3 数据库设计的基本步骤7.1.4 数据库设计过程中的各级模式,An Introduction to Database System,数据库各级模式的形成过程,数据库各级模式的形成过程需求分析阶段 综合各个用户的应用需求概念设计阶段 形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式(E-R图),An Introduction to Database System,数据库各级模式的形成过程,逻辑设计阶段首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持
9、的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(View)，形成数据的外模式,An Introduction to Database System,数据库各级模式的形成过程,物理设计阶段根据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,An Introduction to Database System,7.1.4数据库设计过程中的各级模式,数据库设计不同阶段形成的数据库各级模式,数据库的各级模式,An Introduction to Database System,第七章 数据库设计,7.1 数据库设
10、计概述7.2 需求分析7.3 概念结构设计7.4 逻辑结构设计7.5 数据库的物理设计7.6 数据库实施和维护7.7 小结,An Introduction to Database System,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任务7.2.2 需求分析的方法7.2.3 数据字典,An Introduction to Database System,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任务7.2.2 需求分析的方法7.2.3 数据字典,An Introduction to Database System,需求分析,需求分析就是分析用户的要求是设计数据库的起点结果是否准确地反映了用户的实
11、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,An Introduction to Database System,需求分析的任务,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的扩充和改变,An Introduction to Database System,需求分析的重点,调查的重点是“数据”和“处理”，获得用户对数据库要求 信息要求用户需要从数据库中获得信息的内容与性质由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据处理要求用
12、户要完成什么处理功能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)安全性与完整性要求,An Introduction to Database System,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，不能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解决方法设计人员必须不断深入地与用户进行交流，才能逐步确定用户的实际需求,An Introduction to Database System,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任务7.2.2 需求分析的方法7.2.3 数据字典,An In
13、troduction to Database System,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,An Introduction to Database System,调查用户需求的步骤,调查组织机构情况 调查各部门的业务活动情况 协助用户明确对新系统的信息要求，处理要求，完全性与完整性要求 确定新系统的边界,An Introduction to Database System,常用调查方法,(1)跟班作业通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况(2)开调查会通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求(3)请专人介绍(4)询问对某些调查中
14、的问题，可以找专人询问(5)设计调查表请用户填写调查表设计合理，则很有效(6)查阅记录查阅与原系统有关的数据记录,An Introduction to Database System,进一步分析和表达用户需求,分析方法结构化分析方法（Structured Analysis，简称SA方法）SA方法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,An Introduction to Database System,进一步分析和表达用户需求（续）,1首先把任何一个系统都抽象为：,An Introduction to Database System,进一步分析和表达用户需求（续）,2分
15、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)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,An Introduction to Database System,进一步分析和表达用户需求（续）,（3）表达方法 处理逻辑：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，征得用户的认可,An Introduction to Database System,需求分析过程,需求分析过程,An Introduction
16、 to Database System,实例,实例：假设我们要开发一个学校管理系统。1经过可行性分析和初步需求调查，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。通过详细的信息流程分析和数据收集后，他们生成了该子系统的数据流图。,An Introduction to Database System,An Introduction to Datab
17、ase System,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任务7.2.2 需求分析的方法7.2.3 数据字典,An Introduction to Database System,数据字典,数据字典是关于数据库中各类数据描述的集合。数据的描述，是
18、元数据，不是数据本身数据字典在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善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注意：和RDBMS中数据字典的区别和联系,An Introduction to Database System,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,An Introduction to Database System,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
19、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，数据项之间的联系 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可以用关系规范化理论为指导，用数据依赖的概念分析和表示数据项之间的联系,An Introduction to Database System,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,An Introduction to Database System,数据流,数据流是
20、数据结构在系统内传输的路径。对数据流的描述 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（每天、每周、每月等）里的传输次数高峰期流量则是指在高峰时期的数据流量,An Introduction to Database System,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，输入的数据流，输出的数据流，组成:数据结构，数据量，存取频度，存取方式输入的数据流：指出数据来源输出的数
21、据流：指出数据去向存取频度：每小时或每天或每周存取几次，每次存取多少数据等信息 存取方法：批处理/联机处理；检索/更新；顺序检索/随机检索,An Introduction to Database System,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,
22、An Introduction to Database System,实例,例：学生学籍管理子系统的数据字典。数据项，以“学号”为例：数据项：学号 含义说明：唯一标识每个学生别名：学生编号 类型：字符型 长度：8 取值范围：00000000至99999999取值含义：前两位标别该学生所在年级，后六位按顺序编号与其他数据项的逻辑关系：,An Introduction to Database System,实例（续）,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：数据结构：学生 含义说明：是学籍管理子系统的主体数据结 构，定义了一个学生的有关信息 组成：学号，姓名，性别，年龄，所在
23、系，年级,An Introduction to Database System,实例（续）,数据流“体检结果”可如下描述：数据流：体检结果 说明：学生参加体格检查的最终结果 数据流来源：体检 数据流去向：批准 组成：平均流量：高峰期流量：,An Introduction to Database System,实例（续）,数据存储“学生登记表”可如下描述：数据存储：学生登记表 说明：记录学生的基本情况流入数据流：流出数据流：组成：数据量：每年3000张 存取方式：随机存取,An Introduction to Database System,实例（续）,处理过程“分配宿舍”可如下描述：处理过程：
24、分配宿舍说明：为所有新生分配学生宿舍输入：学生，宿舍，输出：宿舍安排处理：在新生报到后，为所有新生分配学 生宿舍。要求同一间宿舍只能安排 同一性别的学生，同一个学生只能 安排在一个宿舍中。每个学生的居 住面积不小于3平方米。安排新生 宿舍其处理时间应不超过15分钟。,An Introduction to Database System,需求分析小结,第一阶段收集的基础数据（用数据字典来表达）和一组数据流程图（Data Flow Diagram，DFD）是下一步进行概念设计的基础。强调两点 1 设计人员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 2 必须强调用户的参与,An In
25、troduction to Database System,An Introduction to Database System,第七章 数据库设计,7.1 数据库设计概述7.2 需求分析7.3 概念结构设计7.4 逻辑结构设计7.5 数据库的物理设计7.6 数据库实施和维护7.7 小结,An Introduction to Database System,7.3 概念结构设计,7.3.1 概念结构7.3.2 概念结构设计的方法与步骤7.3.3 数据抽象与局部视图设计7.3.4 视图的集成,An Introduction to Database System,7.3.1 概念结构,什么是概念结
26、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,An Introduction to Database System,回顾：1.2.1 两大类数据模型,DBMS支持的数据模型,概念模型,认识抽象,信息世界,机器世界,现实世界中客观对象的抽象过程,现实世界,An Introduction to Database System,概念结构（续）,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
27、物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。是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描述概念模型的工具E-R模型,An Introduction to Database System,7.3 概念结构设计,7.3.1 概念结构7.3.2 概念结构设计的方法与步骤7.3.3 数据抽象与局部视图设计7.3.4 视图的集成,An Introduction to Database System,7.3.2 概
28、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,自顶向下策略,An Introduction to Database System,7.3.2 概念结构设计的方法与步骤,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,自底向上策略,An Introduction to Database System,概念结构设计的方法与步骤（续）,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,逐步扩张策略,An Introduction to Database Syst
29、em,概念结构设计的方法与步骤（续）,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。,An Introduction to Database System,概念结构设计的方法与步骤（续）,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,An Introduction to Database System,概念结构设计的方法与步骤（续）,自底向上设计概念结构,An Introduction to Databas
30、e System,概念结构设计的方法与步骤（续）,概念结构设计,An Introduction to Database System,7.3 概念结构设计,7.3.1 概念结构7.3.2 概念结构设计的方法与步骤7.3.3 数据抽象与局部视图设计7.3.4 视图的集成,An Introduction to Database System,7.3.3 数据抽象与局部视图设计,数据抽象局部视图设计,An Introduction to Database System,一、数据抽象,概念结构是对现实世界的一种抽象抽象是对实际的人、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
31、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分类，聚集，概括,An Introduction to Database System,数据抽象：分类,1.分类（Classification）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,An Introduction to Database System,数据抽象：聚集,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,An Intr
32、oduction to Database System,数据抽象:聚集（续）,复杂的聚集，某一类型的成分仍是一个聚集,更复杂的聚集,An Introduction to Database System,数据抽象：概括,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”的语义本科生、研究生继承了学生类型的属性 子类可以增加自己的某些特殊属性,An Introduction to Database System,数据抽象:概括(续),基本E-R模型不具有概括。需要对E-R模型进行扩展，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
33、子类，用直线加小圆圈表示超类-子类的联系概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超类上定义的所有抽象,An Introduction to Database System,二、局部视图设计,设计分E-R图的步骤:选择局部应用逐一设计分E-R图,An Introduction to Database System,选择局部应用,需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，在多层的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，然后以这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。,An Introduction to D
34、atabase System,选择局部应用（续）,通常以中层数据流图作为设计分E-R图的依据。原因：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,An Introduction to Database System,选择局部应用（续）,例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂，因此可以由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，则可以从更下层的数据流图入手。,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,An Introducti
35、on to Database System,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,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分别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）,An Introduction to Data
36、base System,逐一设计分E-R图（续）,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。,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,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。其中学号为标识学生实体的码。,An Introduction to Database System,逐一设
37、计分E-R图（续）,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。,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,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
38、为属性对待。为了简化E-R图的处置，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。,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,举例例1：“学生”由学号、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。,An Introduction to Database System,例2：职称 属性 vs.实体?,职称作为一个实体,职工号、姓名、年龄是职工的属性，职称没有与工资、福利挂钩根据准则(1)可以作为职工实体的属性如果不同的职称有不同的工资、住房标准和不同的附加福利，则职称作为一个实体看待就更恰当,An Introd
39、uction to Database System,例3 病房 属性vs.实体?,病房作为一个实体,医院病人只能住一个病房，病房号可作为病人实体的一个属性如果病房要与医生实体发生联系，一个医生负责几个病房的病人的医疗工作根据准则(2)病房作为一个实体,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,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）按上面给出的准则进行必要的调整。,An Introduction to Database System,逐一设
40、计分E-R图（续）,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、教室。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。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。,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,由于班主任同时还要教课，因此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。由于一个班级可以在多个教室上课，一个教室可以有多
41、个班组上课，因此班级和教室之间是m:n的联系。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：,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,接下来需要进一步斟酌该E-R图，做适当调整。(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
42、。最后得到学籍管理局部应用的分E-R图：,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,学籍管理E-R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。,An Introduction to Database System,逐一设计分E-R图（续）,同样方法可以得到课程管理局部应用的分E-R图各实体的属性分别为：学生：
43、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,An Introduction to Database System,An Introduction to Database System,7.3 概念结构设计,7.3.1 概念结构7.3.2 概念结构设计的方法与步骤7.3.3 数据抽象与局部视图设计7.3.4 视图的集成,An Introduction to Database System,7.3.4 视图的集成,各个局部视图即分E-R图建立好后，还需要对它们进行合并，集成为一个整体的数据
44、概念结构即总E-R图。,An Introduction to Database System,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,An Introduction to Database System,视图集成的两种方式,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,An Introduction to Database System,集成局部E-R图的步骤,1.合并解决各分E-R图之间的冲突合并各分E-R图初步生成初步E-R图2.修改与重构消除不必要的冗余,An Introduction to Dat
45、abase System,一、合并分E-R图，生成初步E-R图,各分图存在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,An Introduction to Database System,合并分E-R图，生成初步E-R图（续）,冲突的种类属性冲突命名冲突结构冲突,An Introduction to Database System,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。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
46、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。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。属性取值单位冲突。例：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。,An Introduction to Database System,属性冲突（续）,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,An Introduction to Database System,命名冲突,两类命名冲突同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字 例，局部应用A中将教室称为房间 局部应用B
47、中将学生宿舍称为房间异名同义（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 例，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,An Introduction to Database System,命名冲突（续）,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,An Introduction to Database System,结构冲突,三类结构冲突同一对象在不同应用中具有不同的抽象 例，“课程”在某一局部应用中被当作实体 在另一局部应用中则被当作属性解决方法：通常是把属性变换为实体或把实体变换为
48、属性，使同一对象具有相同的抽象。变换时要遵循两个准则。,An Introduction to Database System,结构冲突（续）,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。,An Introduction to Database System,(c)在局部应用C中,An Introduction to Database System,结构冲突（续）,An Introduction to Database System,结构冲
49、突（续）,An Introduction to Database System,结构冲突（续）,学生,学号,姓名,政治面貌,(c)在局部应用C中,An Introduction to Database System,结构冲突（续）,An Introduction to Database System,结构冲突（续）,实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型例1，实体E1与E2在局部应用A中是多对多联系，而在局部应用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。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。,An Introd
50、uction to Database System,结构冲突举例,合并两个分E-R图时的综合,构成：零件与产品之间存在多对多的联系供应：产品、零件与供应商三者之间还存在多对多的联系这两个联系互相不能包含，在合并两个分E-R图时就应把它们综合起来,An Introduction to Database System,合并分E-R图，生成初步E-R图实例,例：生成学校管理系统的初步E-R图以合并学籍管理局部视图,课程管理局部视图为例这两个分E-R图存在着多方面的冲突：,An Introduction to Database System,合并分E-R图，生成初步E-R图实例,(1)班主任实际上也属
