第五章数据库设计
数据库5章数据库设计
E-R图向关系模型的转换：
码原则：
一个实体型转换为一个关系模式：实体的属性就是关系的 属 性，实体的码就是关系的码。
一个联系转换为一个关系模式：与该联系相连的各实体的码以 及联系的属性转换为该关系的属性。该关系的码有五种情况：
若联系是1:1：则每个实体的码均是该关系的候选码。 若联系是1:n：则关系的码是n端实体的码。 若联系是m:n：则关系的码是参加联系的诸实体的码的集合。 若联系是三个或三个以上的实体的一个多元联系可以转换为一个关系模
① 确定局部E-R图实体之间的函数依赖。 ② 求F的最小依赖集Fm，求其差集，即
D=F-Fm ③ 逐一考察D中每一函数依赖，确定是否为冗余，若是，就把 它去掉。
5.4 逻辑结构设计
任务：将基本E-R模型转换为DBMS所支持的数据模型。 关系型逻辑结构设计的步骤：
1) 将概念结构转换为关系模型 2) 优化模型 3) 设计适合DBMS的子模式
第五章 数据库设计
5.1 数据库设计概述 5.2 需求分析 5.3 概念结构设计 5.4 逻辑结构设计 5.5 数据库物理设计
数据库技术的研究领域
数据库管理系统软件的研制（×）
DBMS的研制包括DBMS本身以及以DBMS为核心的饿一组相互联系的软 件系统。目标是扩大功能、提高性能和用户的生产率。
5.2 需求分析
5.数据库应用系统的数据字典 包括：
数据项 数据结构 数据流 数据存储 处理过程
5.2 需求分析
例：下图给出了某机器制造厂的零配 件采购子系统的数据流图。该子系统 要处理的工作是生产部门提出的生产 计划根据零配件当前价格计算成本送 主管部门审批，对已批准生产计划制 定采购计划，准备好订货单给供应商。
数据库原理及应用课件：第5章 ACCESS 数据库—面向对象的程序设计语言(VBA)
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2022/10/3
– 用户自定义型 所占字节数与元素个数有关，用 户可以使用Type语句定义任何数据类型。语法 如下：
– [Private/Public] Type 类型名
– 元素名 As 数据类型
–…
– End Type
例如：自定义一个教师的基本信息数据类型，其 中包括姓名、性别、年龄的信息。
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2022/10/3
– 对象（Object）—是类的一个实例，是组成一个 系统的基本逻辑单元，是具有某些特征的具体的 事物的抽象。每个对象都具有属性和行为。
– 数据抽象（Data Abstraction）—指仅表现核心 的特性而不描述背景细节的行为。
– 继承（Inheritance）—是可以让某个类型的对象 获得另一个类型的对象的属性的方法。
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2022/10/3
例：已知两个数x和y，比较它们的大小，使 得x大于y。
– 方法一：if x<y then
t=x
x=y
y=t
end if
– 方法二： if x<y then t=x:x=y:y=t
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2022/10/3
– If …Then…Else语句（双分支结构）。此语句 也有两种形式：块结构和行结构。
– I说f…明T：hen语句（单分支结构）。有两种形
式1）：表块达结式构一和般行为结关构系表达式、逻辑表达 块式0结为，构F也a形l可s式e以。：为If<算表术达表式达>式Th，e非n 0为True，
2）语句块可以语是句一块句或多句，若用行结 构来表示，则En只d 能If是一句语句，若多句， 行语结句构间形需式用：冒If号<表隔达开式，>而T且he必n须<语在句一>行上 书写。
数据库原理第五章关系数据库的规范化设计
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模式分解是关系规范化的 主要方法(二)
与TDC相比，分解为三个关系模式后，数据的冗余度明显 降低。 当新插入一个系时，只要在关系D中添加一条记录。 当某个教师尚未讲课，只要在关系T中添加一条教师记录， 而与TC授课关系无关，这就避免了插入异常。 当某个系的教师不再讲课时，只需在TC中删除该教师的 全部授课记录，而关系D中有关该系的信息仍然保留，从 而不会引起删除异常。 同时，由于数据冗余度的降低，数据没有重复存储，也不 会引起更新异常。
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2.2 完全函数依赖和部分函数依赖
例如：学生成绩表中
姓名 王一 王二 王三 王一
学号 1 2 3 4
年龄 16 15 16 16
籍贯 河北 山东 北京 天津
姓名不能推出年龄，学号也不能推出年龄，但是 姓名 + 学号能推出年龄，故完全依赖；
学号能直接推出籍贯，故是部分依赖
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2.3 传递函数依赖
当关系中的元组增加、删除或更新后都不能被破 坏这种函数依赖。因此，必须根据语义来确定属 性之间的函数依赖，而不能单凭某一时刻关系中 的实际数据值来判断。
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函数依赖的定义和性质（六）
函数依赖可以保证关系分解的无损连接性
设R(X,Y,Z)，X,Y,Z为不相交的属性集合，如果X Y或X Z，则有R(X,Y,Z)=R[X,Y]*R[X,Z]，其中，R[X,Y]表示关 系R在属性(X,Y)上的投影，即 R等于其投影在X上的自然连 接，这样便保证了关系R分解后不会丢失原有的信息，称为 关系分解的无损连接性
数据库系统概论第五版PDF
数据库系统概论第五版PDF简介《数据库系统概论第五版PDF》是一本介绍数据库系统的入门教材，旨在帮助读者理解数据库系统的基本概念、原理和应用。
本书由柯里斯·李(Morris R. Li)和布鲁斯·斯图尔特(Bruce G. Lindsay)合著，是数据库领域的经典教材之一。
内容概述本书共分为八个章节，每章介绍了数据库系统的不同方面。
下面是各章节的简要概述。
第一章：引论该章节介绍了数据库的基本概念和发展历程。
通过对数据库系统的定义和优势的解释，给读者提供了对数据库系统的初步了解。
第二章：关系数据模型该章节介绍了关系数据模型，包括关系模型的构成要素、关系数据库设计和关系代数。
通过对关系数据模型的详细介绍，读者可以理解关系数据库的基本原理和数据组织方式。
第三章：SQL语言该章节介绍了SQL语言，包括SQL的基本语法、数据的查询和修改操作。
通过对SQL语言的学习和实践，读者可以掌握数据库操作的基本技巧。
第四章：数据库设计该章节介绍了数据库设计的基本原理和方法。
包括数据模型的设计、关系模式的规范化和数据库的物理组织方式。
通过对数据库设计的学习，读者可以理解如何设计一个高效稳定的数据库系统。
第五章：数据库编程该章节介绍了数据库编程的基本概念和技术。
包括存储过程、触发器和函数的编写，以及数据库事务的管理。
通过对数据库编程的学习，读者可以掌握如何编写高效的数据库应用程序。
第六章：关系数据库标准化及数据完整性该章节介绍了关系数据库的标准化和数据完整性保证。
包括关系数据模式的规范化、实体完整性和参照完整性的实现。
通过对数据库标准化和数据完整性的学习，读者可以设计出符合标准和完整性要求的数据库系统。
第七章：物理数据库设计和调优该章节介绍了物理数据库设计和调优的基本原理和方法。
包括数据库索引的设计、查询优化和数据存储方式的选择。
通过对物理数据库设计和调优的学习，读者可以设计出高效的数据库系统和查询方案。
第五章JDBC数据库编程基础知识
第五章JDBC数据库编程基础知识数据库开发在当前的Web开发与应用中占有着十分重要的地位，信息科技进步的日新月异，实际应用基本都是对数据的保存，加工和处理，所以应用软件的开发离不开数据库知识。
鉴于数据库操作的重要性，本章就此技术进行详细的介绍，以方便大家学习使用。
Java提供的JDBC（Java Database Connectivity）使得我们在数据库编程中如鱼得水，实现操作平台独立以及供应商独立的目标。
本章中，我们会首先搭建起JSP开发数据库环境，然后对SQL数据库操作语言进行简单介绍，再通过具体的示例，让读者整体了解和掌握此项技术。
5.1 JDBCJDBC是Java数据库编程的总称，是JDK重要组成部分，指java.sql包中提供的所有支持数据库编程的API类。
JDBC同时提供对第三方数据库提供商在编写驱动软件时遵循的协议和规范。
JDBC通过drivers与数据库通讯和交流，驱动软件翻译Java程序中对数据库访问的代码，使之成为数据库语言，同时，当数据库将数据或信息传给Java程序，驱动软件又将其翻译为Java语言的代码和数据。
当前主流的数据库提供商有很多，如IBM的DB2，微软的SQL Server，MySQL，甲骨文的Oracle等。
当要添加数据到数据库时，不同数据库中添加操作使用的程序可能都不尽相同，是否就意味着必须针对不同的数据库编写相应的程序呢？实际上，根本无需如此麻烦，Java提供的驱动软件称为JDBC/ODBC（Open Database Connectivity，开放数据库连接协议）桥，通过这个ODBC作为我们存取数据库的接口，可以轻易的存取不同数据库。
ODBC最初是MS公司提供的数据库编程协议模式，现成为JDK中java.sql包的数据库驱动软件。
JDBC包含了“应用程序”（Application）、“驱动管理器”（Driver Manager）、“驱动程序”（Driver）、“数据来源”（Data Sources）4个要素，关系如下图5-1所示。
第五章 数据库设计
运动会方面，实体集包括：运动员（编号，姓名，性别，队 伍号），比赛项目（项目名，比赛场地）。其中，一个比赛项 目可供多名运动员参加，一名运动员可参加多个项目。
根据上述条件，分别设计运动队和运动会两个局部E-R图。
第三节 概念结构设计 参赛项目 性别 队伍号 队伍名 教练名 运动员 性别 队伍号 运动员 m 参加 n n 属于
第三节 概念结构设计 分解变换。如果实体集的属性较多，可以进行分解。例如， 对于员工实体集，其属性为员工号、姓名、性别、生日、（所 属）支行名、岗位、工资、奖金。 性别 生日 支行名 岗位 工资 奖金
姓名 员工号 员工
第三节 概念结构设计 可以把员工信息分解为两部分，一部分属于固定信息，一部 分属于变动信息。为了区别这两部分信息，产生一个新的实体 和一个新的联系。
在视图合并阶段，设计者把所有视图有机地合并成统一的概 念模型，这个最终的概念模型支持所有的应用。
第三节 概念结构设计 概念结构设计的策略主要分为自顶向下、自底向上、自内向 外和混合策略四种。 这些方法中最常用的是自底向上方法：首先设计局部概念模 式，然后综合局部概念模式成全局概念模式，最后对全局概念 模式进行评估和优化。
P2 P1 D2明细 D3账目 E2会 E1客 D1付款 打印账目 账务处理 单 户 计
第二节 需求分析 元数据是描述数据的数据，通常由数据结构的描述组成，主 要描述数据及其使用环境，例如数据精度、来源、产生时间、 使用范围、注解等。 数据字典是一种用户可以访问的、记录数据库和应用程序元 数据的集合，通常是用来解释数据表、数据字段等数据结构的 意义，数据字段的取值范围、数据值代表的意义等。 简而言之，数据字典是描述数据的信息集合，是系统中所有 数据的定义集合。
数据字典通常由数据项、数据结构、数据流、数据存储和处 理过程组成。
关系数据库设计理论
五、FD的推理规则
从已知的FD集推导未知的FD，可以使用的推导规则 （Armstrong） 设有关系模式R（U），X、Y、Z是U的子集： A1(自反性)：如果 Y X ，则有 XY 在R上成立。 A2(增广性)：如果 XY 在R上成立，那么有 XZYZ A3(传递性)：如果 XY和 YZ在R上成立，则有 XZ
S# -> SNAME C# -> TNAME (S#,C#) ->GRADE
三、属性间的联系和函数依赖 属性间的联系有三种，但并不是每一种关系中都存在函数 依赖，设有属性集X、Y属于关系模式R，
如果X和Y之间是‘1－1’关系，则存在函数依赖：
X YY, X
如果X和Y之间是‘1－M’关系，则存在函数依赖：
第五章 关系数据库设计理论
5.1 问题的提出－什么是不好的数据库设计
实际问题，假定在设计数据库时出现如下的关系模式： Student(Sno, Sname, Dept，Cno, Grade) 学生（学号，姓名，院系，课程号，成绩）
Sno Sname Dept Cno Grade
1000 李平 计算机 001
FD的分类： 1、对于FD：XY ，如果 Y X ，则称为“平凡的FD” 2、对于FD：XY ，如果 YX ，则称为“非平凡的FD” 3、对于FD：XY ，如果 YXφ则为“完全非平凡的FD”
Armstrong的推论： 1、合并规则： 由 XYX,Z可以 得 YZ 到X 2、分解规则： 由 XYZ可以 得 YX, 到 ZX 3、伪传递规则：由 XYY,WZ则得 到 Z XW
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1000 李平 计算机 002
97
1000 李平 计算机 003
83
1001 王莉 计算机 001
《数据库系统原理》04735课后习题答案(2018版)
答案仅供参考第一章数据库系统概述选择题B、B、A简答题1.请简述数据,数据库,数据库管理系统,数据库系统的概念。
P27数据是描述事物的记录符号，是指用物理符号记录下来的，可以鉴别的信息。
数据库即存储数据的仓库，严格意义上是指长期存储在计算机中的有组织的、可共享的数据集合。
数据库管理系统是专门用于建立和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间。
数据库系统是指在计算机中引入数据库技术之后的系统，包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户。
2.请简述早数据库管理技术中，与人工管理、文件系统相比，数据库系统的优点。
数据共享性高数据冗余小易于保证数据一致性数据独立性高可以实施统一管理与控制减少了应用程序开发与维护的工作量3.请简述数据库系统的三级模式和两层映像的含义。
P31答：数据库的三级模式是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级工程的，对应了数据的三级抽象。
两层映像是指三级模式之间的映像关系，即外模式/模式映像和模式/内模式映像。
4.请简述关系模型与网状模型、层次模型的区别。
P35使用二维表结构表示实体及实体间的联系建立在严格的数学概念的基础上概念单一，统一用关系表示实体和实体之间的联系，数据结构简单清晰，用户易懂易用存取路径对用户透明，具有更高的数据独立性、更好的安全保密性。
第二章关系数据库选择题C、C、D简答题1.请简述关系数据库的基本特征。
P48答：关系数据库的基本特征是使用关系数据模型组织数据。
2.请简述什么是参照完整性约束。
P55答：参照完整性约束是指：若属性或属性组F是基本关系R的外码，与基本关系S的主码K 相对应，则对于R中每个元组在F上的取值只允许有两种可能，要么是空值，要么与S中某个元组的主码值对应。
3.请简述关系规范化过程。
答：对于存在数据冗余、插入异常、删除异常问题的关系模式，应采取将一个关系模式分解为多个关系模式的方法进行处理。
一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式，这就是所谓的规范化过程。
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装配数据库
程序调试
数据库
程序运行
设计
设计描述
阶
段
数据
处理
需求 分析
数据字典、全系统中数据项、 数据流、数据存储的描述
逻辑 结构 设计
概念结 构设计
概念模型（E-R图）
数据字典
某种数据模型
关系
非关系
物理 设计
实施 阶段
存储安排 方法选择 存取路径建立
Creat…… Load……
编写模式
分区1
……
装入数据
5.1.5 5.1.6
数据库设计过程的各级模式 数据库设计工具
5.1.1 什么是数据库设计
在现成的DBMS上建立数据库应用系统的过程。 是指对于一个综合的应用环境，构造最优的数 据库模式，建立数什据么库是数及据应库用设环计境？，使之能够 有效的存贮数据，满足各种用户的应用需求 （信息要求和处理要求）
《数据库技术》 讲义
韩华 信息科学与工程系
2013 .08
第五章数据库设计
5.1 数据库设计概述 5.2 需求分析 5.3 数据库设计举例 5.4 数据库管理 5.5 小结
5.1 数据库设计概述
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4
什么是数据库设计 数据库设计原则 数据库设计的基本步骤 数据库设计的特点
对其进行优化
⒋数据库物理设计阶段
为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的 物理结构（包括存储结构和存取方法）
⒌数据库实施阶段
运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语 言，根据逻辑设计和物理设计的结果
建立数据库 编制与调试应用程序 组织数据入库 进行试运行
⒍数据库运行和维护阶段
数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。 在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、
结构(数据库)设计
数据分析
组织部门 行为(软件)开发
需求分析
功能分析
静态结构设计 和动态行为设 计相结合（信 息与处理的结 合）
概念设计
功能模型
功能说明
逻辑设计 静态的结构特性的设计事务设计
与动态的行为特性的设 物理设计 计分离，会导致数据与程序说明
程序不易结合，增加数 子模式设计 据库设计的复杂性应。用程序设计
学成绩籍，（任学课号如部教，表果毕师姓中一业）名的个会上信院 产，述息（生性选是系什别要，否）么，求是有的情学的否冗学况院操可余生？，插作，全院入都长操是，作那课？些程内号容，？课程名称，
调整与修改。
设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六 个阶段的不断反复。
提出 要求
提出紧 要问题
初步可行 性研究
用户领导 批准
收集 数据
系统评价
系统起始
系统分析
数据分析提出问题
系统运行 系统转换
系统 实施
人员培训
编写技术 文件
系统的生命周期 系统发展 测试 编写程序
用户领导批准
系统 设计
一般设计
运 行 、 性能监测、转储/恢复
维护
数据库重组和重构
新旧系统转换、运行、维护（修正性、 适应性、改善性维护）
5.1.5 数据库设计过程中的各级模式
应用1
应用2
应用3
应用4
外模式
外模式
外模式
外模式
应用1 应用要求
应用2 应用要求
应用3 应用要求
应用4 应用要求
概念模式
综合
转换
逻辑模式
映象
内模式 映象
用户领导 批准
系统详 细设计
5.1.4 数据库设计的特点
从系统开发角度来看，数据库系统具有结构特 性和行为特性两个方面。
1、结构设计
1）是与数据模型所反映的实体及实体之间的联系的静 态模型的设计。
2）是设计各级数据库模式，决定数据库系统的信息 内容
2、行为设计
1）是与数据库状态转换有关，是改变实体 特性的操作的集合。 2）决定数据库系统的功能，是事务处理等 应用程序的设计
2020年10月2日
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5.2.1 问题的提出
针 何 它应 模 关关 据对 构 的该 式 系系 ：具 造 数构（有模规体一据造表哪式范问个模几）些的化题适式个？属设理，合?关每性计论如于系个组依 成？
2020年10月2日
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一个实例 例5-1
设计一个用于教务管理系统的数据库，用户有下面几点需求：
数据库设计的核心人员 自始至终参与数据库设计 其水平决定了数据库系统的质量
2. 用户 在数据库设计中也是举足轻重的 主要参加需求分析和数据库的运行维护 用户积极参与带来的好处 加速数据库设计 提高数据库设计的质量
3. 程序员 在系统实施阶段参与进来，负责编制程序
4. 操作员 在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境
二、数据库设计的过程(六个阶段) ⒈需求分析阶段 准确了解与分析用户需求（包括数据与处理） 是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时 间的一步。
⒉概念结构设计阶段
是整个数据库设计的关键 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形
成一个独立于具体DBMS的概念模型
⒊逻辑结构设计阶段
将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据 模型
5.1.1 什么是数据库设计
从用户应用需求和系统支持平台出发，通过设计 活动得到一个数据库的数据模型和关于该数据 库的程序设计指南
数据需求
数据库模型
处理需求 DBMS
数据库设计
程序指南
系统平台
5.1.3 数据库设计的基本步骤
一、数据库设计的准备工作 A、选定参加设计的人员 1. 数据库分析设计人员
① 要能够查询到每个学生的基本情况； ② 要能够查询到每个学生选课情况、每门课的成绩及 任课教师； ③ 要能够查询到各学院的情况； ④ 能够添加新同学的信息； ⑤ 能够添加新课程的信息； ⑥ 能够删除学生和课程的信息； ⑦ 能够更改学生、学院、课程的信息；
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初步设计：
计算机这门课为新开课，还没有学生
分区2
数据库试运行
数据流图和判定表（判定树）、数 据字典中处理过程的描述
系统说明书包括： ①新系统要求、 方案和概图 ②反映新系统信息 流的数据流图
系统结构图 （模块结构）
模块设计 IPO表
IPO表…… 输入： 输出： 处 ) …… if…… then …… end
4.1.6 数据库设计工具
典型的有PowerBuilder(简称PB)， PowerDesigner（简称PD ）
ORACLE Designer 2000
SYBASE PowerDesigner
5.2 规范化
5.2.1 问题的提出 5.2.2 规范化 5.2.3 范式 5.2.4 范式在工程化设计中的实际应用 5.2.5 小结