数据库设计：概念结构设计
数据库第7章-数据库设计(2)-概念结构设计作业
例 一个企业应用包括人员管理、生产管理、设 备管理等功能模块。其中： 人员管理 一个职工工作于一个部门，一个部门有若干职 工。对于部门应记录各部门的编号、部门名称、 负责人、电话等信息。
设计局部E-R模型 ——设备管理的E-R图 设备管理部门要记录设备处的编号、负责 人和电话，设备处工作人员的职务、年龄、 职工编号、姓名和性别；设备处管理设备 的编号，名称和价格以及零件的编号、名 称、规格，还包括设备的装配日期和使用 的零件数量。 一个设备处有若干名职工管理若干台设备， 一个设备由多种零件组成，一个零件可以 使用在多种设备上。
设计局部E-R模型 ——生产管理的E-R图 生产管理部门要保存该生产部门的编号、 名称、负责人和电话，生产处工作人员的 职务、年龄、职工编号、姓名和性别；生 产处生产零件的编号，名称和规格，还包 括零件的生产日期和零件数量。 一个生产处有若干名职工管理生产多种零 件。
数据库设计-逻辑设计
数据库设计-逻辑设计数据库设计-逻辑设计概念结构设计：定义：将需求分析得到的⽤户需求抽象成信息结构，即概念模型。
概念模型：通常的描述⼯具是E-R模型图。
数据库概念模型的设计⽅法：概念设计的步骤：1. 进⾏数据抽象，设计局部概念模式分解法：将⼀个⼤的需求分解成⼀个个的⼩的需求，具体到单个⽤户的基本需求，为每个⽤户或⽤户组建⽴⼀个对应的局部E-R模型常⽤抽象⽅法：聚集：将若⼲对象和它们之间的联系组合成⼀个新的对象。
例如：学⽣属性信息（学号，姓名，性别）聚集成⼀个学⽣实体。
概括：将⼀组具有某些共同特征的对象合并成更⾼层⾯的对象。
例如：对不同学⽣（本科⽣，研究⽣）统⼀概括出共同特征，并抽象成学⽣实体。
2. 将局部概念模式综合成全局概念模式将各个局部概念模式合并成⼀个全局概念模式。
解决冗余问题解决对象定义不⼀致问题：同名异意，异名同意。
概念设计中涉及到的专有名词：关系：⼀个关系对应⼀张表。
元组：⼀个元组对应表中的⼀⾏记录。
属性：⼀个属性对应表中的⼀列记录。
主属性：候选码中出现的属性。
⾮主属性：没有在任何候选码中出现。
候选码：可以唯⼀标识元组的属性组。
主码：候选码之中的⼀个。
域：属性的取值范围。
分量：元组中的⼀个属性值。
ER图图例说明：矩形：表⽰实体集。
菱形：联系集。
椭圆：实体的属性。
线段：实体与属性之间的联系。
局部概念结构设计：1. 选择局部应⽤：根据系统具体情况，在多层的数据流图中选择⼀个适当层次的数据流图，从该数据流图出发，设计局部E-R模型。
2. 逐⼀设计局部E-R模型：参照数据字典和数据流图，确定每个局部应⽤应该包含那些实体，实体有包含那些属性，以及实体之间的联系和类型。
1. 实体的定义：现实世界中事物。
例如：学⽣2. 属性的定义：描述实体的性质。
例如：学号，姓名，性别联系的定义：实体之间的关系:⼀对⼀；⼀对多；多对多。
例如：⼀个学⽣对应⼀个班级，⼀个班级对应多个学⽣，多个⽼师对应多个班级。
全局概念结构设计：1. 合并局部E-R模型，⽣成初步的全局E-R图。
数据库的设计实验报告
一、实验目的1. 理解数据库设计的概念、过程和步骤。
2. 掌握数据库概念结构、逻辑结构和物理结构的设计方法。
3. 能够运用E-R图进行数据库概念结构设计。
4. 能够运用SQL语句进行数据库逻辑结构和物理结构设计。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 数据库管理系统：MySQL 5.73. 开发工具：MySQL Workbench三、实验内容1. 数据库概念结构设计2. 数据库逻辑结构设计3. 数据库物理结构设计四、实验步骤1. 数据库概念结构设计（1）分析需求，确定实体和属性以“图书管理系统”为例，确定实体和属性如下：实体：图书、读者、借阅信息属性：- 图书：书名、作者、出版社、ISBN、出版日期、分类号、库存数量- 读者：读者编号、姓名、性别、出生日期、联系电话、邮箱、住址- 借阅信息：借阅编号、图书编号、读者编号、借阅日期、归还日期、状态（2）绘制E-R图根据实体和属性，绘制E-R图如下：```图书(书名，作者，出版社，ISBN，出版日期，分类号，库存数量)读者(读者编号，姓名，性别，出生日期，联系电话，邮箱，住址)借阅信息(借阅编号，图书编号，读者编号，借阅日期，归还日期，状态) ```2. 数据库逻辑结构设计（1）确定关系模式根据E-R图，确定关系模式如下：- 图书(书名，作者，出版社，ISBN，出版日期，分类号，库存数量)- 读者(读者编号，姓名，性别，出生日期，联系电话，邮箱，住址)- 借阅信息(借阅编号，图书编号，读者编号，借阅日期，归还日期，状态)（2）编写SQL语句创建表```sqlCREATE TABLE 图书 (书名 VARCHAR(100),作者 VARCHAR(50),出版社 VARCHAR(50),ISBN VARCHAR(20),出版日期 DATE,分类号 VARCHAR(10),库存数量 INT);CREATE TABLE 读者 (读者编号 VARCHAR(10),姓名 VARCHAR(50),性别 CHAR(1),出生日期 DATE,联系电话 VARCHAR(20),邮箱 VARCHAR(50),住址 VARCHAR(100));CREATE TABLE 借阅信息 (借阅编号 VARCHAR(10),图书编号 VARCHAR(10),读者编号 VARCHAR(10),借阅日期 DATE,归还日期 DATE,状态 VARCHAR(10));```3. 数据库物理结构设计（1）确定索引根据需求，确定索引如下：- 图书表：ISBN、分类号- 读者表：读者编号- 借阅信息表：借阅编号、图书编号、读者编号（2）编写SQL语句创建索引```sqlCREATE INDEX idx_isbn ON 图书(ISBN);CREATE INDEX idx_分类号 ON 图书(分类号);CREATE INDEX idx_读者编号 ON 读者(读者编号);CREATE INDEX idx_借阅编号 ON 借阅信息(借阅编号);CREATE INDEX idx_图书编号 ON 借阅信息(图书编号);CREATE INDEX idx_读者编号 ON 借阅信息(读者编号);```五、实验结果与分析1. 通过实验，掌握了数据库设计的概念、过程和步骤。
数据库的概念结构设计
数据库的概念结构设计数据库的概念结构设计是指在设计数据库之前，需要进行的一个抽象模型化的过程，它描述了数据库中各种对象和它们之间关系的逻辑结构。
数据库的概念结构设计是数据库设计的一个重要环节，它的目的是确定数据库的基本结构和用于描述和组织数据的各种概念、规则、关系和约束。
1.实体和实体类型：实体是现实世界中具有独立存在和区分性质的事物，实体类型是指一类具有相同性质的实体的集合。
在概念结构设计中，需要确定数据库中包含哪些实体类型，以及每个实体类型包含哪些属性。
2.属性和属性域：属性是指实体具有的其中一种特性或性质，属性可以是简单的或复杂的。
属性域是属性可能取值的范围或类型，例如整数、字符串等。
在概念结构设计中，需要确定每个实体类型包含哪些属性，并为每个属性定义属性域。
5.约束和规则：约束是指对数据库中数据有效性的限制，可以是简单的或复杂的逻辑条件。
规则是指对数据库中数据操作的限制和规范，例如插入、删除、更新等操作的规则。
在概念结构设计中，需要确定数据库中存在哪些约束和规则。
6.数据流和过程：数据流是指数据库中数据的流动过程，过程是指对数据库中数据进行操作的方法，例如查询、修改等过程。
在概念结构设计中，需要确定数据库中的数据流和过程，以及它们之间的关系和约束。
数据库的概念结构设计是数据库设计的基础，它为后续的物理结构设计、逻辑结构设计和实施提供了指导。
一个好的概念结构设计可以使数据库的性能和效率得到最大的提升，同时也可以保证数据库中数据的一致性和完整性。
因此，在进行数据库设计时，需要认真进行概念结构设计的工作，合理地组织和描述数据的逻辑结构，为后续的数据库设计和实施奠定良好的基础。
数据库第7章-数据库设计(2)-概念结构设计
第七章 数据库设计
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施 数据库运行与维护 小结
需求分析阶段
调查 机构 情况
熟悉 业务 活动
明确 用户 需求
确定 系统 边界
分析 系统 功能
分析 系统 数据
编写 分析 报告
概念 设计 阶段
数据 流程图 DFD
数据库 设计人员
用户
数据 字典 DD
7.3 概念结构设计
什么是概念结构设计
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
性别
分配
1
住房
设计分E-R图的步骤
（1）以数据字典为出发点定义E-R图。
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”， 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”实体的属性，表明学生属于哪个系； 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
“is member of”
张英
王平
刘勇
……
赵斌
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实体型，就是这种抽象
实体型
学 生
第二章 数据库的概念结构设计
第二章数据库的概念结构设计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。
它是整个数据库设计的关键步骤。
本章主要介绍以下内容：•数据模型。
•概念模型。
•概念结构设计的方法与步骤。
第一节数据模型一、数据数据是数据库中存储的基本对象，也是数据模型的基本元素。
1．数据在数据库中描述事物的符号记录称为数据，是存储的基本对象。
计算机是人们解决问题的辅助工具，而解决问题的前提是对问题存在条件及环境参数的正确描述，在现实世界中人们可以直接用自然语言来描述世界，为了把这些描述传达给计算机，就要将其抽象为机器世界所能识别的形式。
例如，我们在现实世界中用以下语言来描述一块主板：编号为0001的产品为“技嘉主板”，其型号为GA-8IPE1000-G，前端总线800MHz。
如果将其转换为机器世界中数据的一种形式则为：0001，技嘉主板，GA-8IPE1000-G，800MHz。
因此从现实世界中的数据到机器世界中的符号记录形式的数据，还需要一定的转换工作。
2．数据描述在数据库设计的不同阶段都需要对数据进行不同程度的描述。
在从现实世界到计算机世界的转换过程中，经历了概念层描述、逻辑层描述及存储介质层描述三个阶段。
在数据库的概念设计中，数据描述体现为“实体”、“实体集”、“属性”等形式，用来描述数据库的概念层次；在数据库的逻辑设计中，数据描述体现为“字段”、“记录”、“文件”、“关键码”等形式，用来描述数据库的逻辑层次；在数据库的具体物理实现中，数据描述体现为“位”、“字节”、“字”、“块”、“桶”、“卷”等形式，用来描述数据库的物理存储介质层次。
二、数据模型模型是对现实世界中的事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达。
如一座大楼模型、一架飞机模型就是对实际大楼、飞机的模拟和抽象表达，人们从模型可以联想到现实生活中的事物。
数据模型也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。
数据模型一般应满足三个要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易被人们理解；三是便于在计算机上实现。
数据库的概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计
数据库的概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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《数据库设计》ppt课件
数据库设计流程与步骤
步骤
1. 收集和分析用户需求，确定系统功能和性能要求。
2. 选择合适的数据模型，设计概念结构，形成概念模式。
数据库设计流程与步骤
02
03
04
01
数据库设计流程与步骤
3. 将概念模式转换为逻辑模式，进行逻辑优化。
4. 选择物理存储结构，设计物理模式，进行物理优化。
5. 用DDL定义数据库结构，组织数据入库，编制与调试应用程序。
《数据库设计》ppt课件
目录
数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库实施与维护 案例分析与实战演练
01
CHAPTER
数据库设计概述
数据库设计是指根据用户需求，运用数据库技术，设计数据库结构、建立数据库及其应用系统的过程。
定义
数据库设计是信息系统开发过程中的重要环节，直接影响系统的性能、可扩展性、可维护性等。
数据模型优化与规范化
外模式/内模式映射
定义用户子模式与逻辑模式之间的映射关系，实现数据的逻辑独立性和物理独立性。
安全性控制
在用户子模式设计中考虑数据的安全性控制，如访问权限、加密等。
视图设计
根据用户需求和安全控制要求，设计相应的视图来限制用户对数据的访问。
用户子模式设计
05
CHAPTER
物理结构设计
联系
用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1, 1:n, m:n）。
码
在属性下方加上下划线表示该属性为码属性。
视图集成
将多个用户的局部视图合并成一个全局视图的过程。包括合并各个局部视图的实体、属性和联系，生成全局视图。
数据库概念结构、逻辑结构与物理结构设计实验报告
实验一 数据库概念结构、逻辑结构与物理结构设计一、实验目的1、熟练掌握概念结构、逻辑结构与物理结构的设计方法。
2、熟练使用PowerDesigner 进行CDM 、PDM 设计。
3、学会使用PowerDesigner 检测CDM 模型的方法。
4、熟练掌握E-R 图转换为关系模式的方法。
5、掌握使用PowerDesigner 将CDM 转化为PDM 的方法。
二、实验内容1、绘制学籍管理E-R 图。
2、将概念模型转换成物理模型。
3、使用PowerDesigner 进行CDM 、PDM 设计。
三、实验步骤1、绘制学籍管理系统的E-R 图。
姓名出生日期学生班级班级编号班级名称性别学号管理所在学院学院名称学院编号隶属n1n课程教师课程类型职称出生日期成绩性别姓名选课授课聘任就职学期课程编号课程名称属于课程介绍先修课程学分授课地点教师编号参加工作日期职称编码职称课程类型码类型说明mn1n1mm学期总学时m1n12、使用PowerDesigner 设计CDM 。
①启动PowerDesigner。
②新建CDM模型。
③创建实体。
④创建实体之间的关系。
⑤创建实体之间的联系。
⑥验证CDM模型的正确性。
3、将CDM转换为PDM。
在CDM设计界面上，选择“Tools”→“Check Model”命令，检查CDM的正确性。
显示结果如下：可见不存在错误，选择“Tools”→“Generate Physical Data Model”命令，将CDM转换为PDM 并设置名称“学籍管理”。
四、实验结果附“学籍管理系统”CDM 图和PDM 图五、实验总结对概念结构、逻辑结构与物理结构的设计方法了解和掌握，学会了使用PowerDesigner 设计“学籍管理系统”CDM 模型。
掌握使用PowerDesigner 将CDM 转化为PDM 的方法。
班级班级编号学院编号班级名称INTEGER INTEGER VARCHAR(20)<pk><fk>学生学号班级编号姓名性别出生日期LONG INTEGER VARCHAR(10)CHAR(2)DATE<pk><fk>学院学院编号学院名称INTEGER VARCHAR(30)<pk>教师教师编号职称编码学院编号姓名性别出生日期参加工作日期INTEGER CHAR(2)INTEGER VARCHAR(10)CHAR(2)DATE DATE<pk><fk1><fk2>课程课程编号课程类型编码教师编号课程名称先修课程总学时学分课程介绍学期授课地点授课学期INTEGER INTEGER INTEGER VARCHAR(16)INTEGERNUMERIC(3,0)SMALLINT VARCHAR(20)CHAR(11)VARCHAR(30)CHAR(11)<pk><fk2><fk1>课程类型课程类型编码类型说明INTEGER VARCHAR(20)<pk>职称职称编码职称CHAR(2)VARCHAR(20)<pk>选课学号课程编号成绩LONG INTEGER NUMERIC(3,1)<pk,fk1><pk,fk2>。
2.1概念结构设计 2.2逻辑结构设计 2.3物理结构设计
2.1概念结构设计 2.2逻辑结构设计
2.3物理结构设计
数据库设计通常包括概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计三个阶段，每个阶段都有其特定的目标和任务。
2.1 概念结构设计：概念结构设计是数据库设计的第一步，它关注的是数据库的高层概念模型。
在这个阶段，设计师通常使用实体关系图（ERD）或类似的工具来表示数据库中的实体、关系和属性。
通过绘制 ERD，设计师可以清晰地理解和捕捉业务领域中的关键概念和数据之间的关系。
概念结构设计的主要目标是建立一个准确、完整、一致的数据库概念模型，为后续的设计和开发提供指导。
2.2 逻辑结构设计：逻辑结构设计将概念结构转化为逻辑表示形式。
在这个阶段，设计师根据概念模型定义数据库的表、列、约束、索引等逻辑结构。
他们还会确定数据的类型、长度、主键、外键等细节。
逻辑结构设计的主要目标是定义数据库的逻辑模型，确保数据的完整性、一致性和有效性，并优化数据的存储和查询性能。
2.3 物理结构设计：物理结构设计关注的是数据库在实际物理存储设备上的布局和组织。
在这个阶段，设计师会考虑数据库文件的存储位置、文件组织方式、索引的选择和创建、数据存储格式等。
物理结构设计的主要目标是根据系统的性能需求和硬件环境，优化数据库的存储效率、访问速度和数据备份策略。
总之，概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计是数据库设计的三个重要阶段。
它们依次递进，从高层概念到具体实现，确保数据库在满足业务需求的同时具备良好的性能和可维护性。
每个阶段的设计都需要与利益相关者进行充分的沟通和协作，以确保设计的准确性和有效性。
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课
程
名
课
程
号
m 课程
学
号
姓
名
n
讲
教
授
材
m
教师
姓 名 教 师 华号南师范大学 教师发展中心
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▪ 联系是反映为实体内部的联系和实体之间的关联 关系。 联系有如下3种类型
(1)一对一(1:1)联系 例如，一个学校只有一个正校长，而一个校长只在 一个学校中任职，则学校与校长之间具有一对一联 系。
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(2)一对多(1:n)联系 例如，一个专业中有若干名学生，而每个学生只在 一个专业中学习，则专业与学生之间具有一对多联 系。 (3)多对多(m:n)联系 例如，一个教师可以有很多学生，一个学生也可以 有很多个老师，则教师与学生之间具有多对多联系。
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三个或更多实体集相互联系的情况 如对于学生、课程和教师这三个实体，若规
定每个学生可以选择多门课程，每门课程可以 被多个学生选修，每门课程对应多个任课教师， 一个教师可以讲授多门课程。则学生、课程和 教师这三个实体之间的ER图可表示为：
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学生
成 绩
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实体-联系图
2、实体-联系模型 实体-联系模型，简称E-R模型。指提供了表示实体 集、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念 模型。E-R方法是“实体-联系方法”（EntityRelationship Approach）的简称。它是描述现实 世界概念结构模型的有效方法。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。
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出存量 出库金额
m 申请单
单号
日期
出库
代码
需用量
经手人
n
储备天数
耗用量
名称
建筑 n 计划
m 工程项目
规格
材料 名称
工作天数
名称
单位
n
存储量
存储
1 仓库
单价
n
存储金额
单号
入库
m 验收单
日期
入库量
入库金额
经手人
实体
属性
联系
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3、各种联系的ER图表示 两个实体集之间的三类联系
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▪ 实体：是现实世界中存在的可以相互区别的事物如：一 个人、一本书、一次会议、一个文件等
▪ 实体集：是指同一类实体集合。如：一个班级的全体同 学、一个图书馆的全部藏书、一年中的所有会议、一段 时间签发的所有文件等都是相应的实体集。
▪ 实体型：是对同类实体的共有特征的抽象定义。如人的 共有特征为姓名、年龄、籍贯、职业、学历等，这五个 特征就定义了人这个实体型。
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▪ 概念模型，主要在系统开发的数据库设计阶段使 用，是按照用户的观点来对数据和信息进行建模， 利用实体关系图来实现。它描述系统中的各个实 体以及相关实体之间的关系，是系统特性和静态 描述。
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1. 概念模型中用于描述数据的结构的概念 （1）实体(Entity)是客观存在并相互区别的“事物”。 （2）联系(Relationship) 是反映为实体内部的联系和实体
之间的关联关系。 （3）属性(Attribute)是指实体或联系的特征和性质。 （4）实体型(Entity Type)是用实体名及其属性名集合来抽
象和刻画同类的实体。 （5）实体集(Entity Set)是若干个同类实体的集合。 （6）码(Key)是唯一标识实体的属性或属性集称为码（主
码）。
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E-R模型的构成成分是实体集、Hale Waihona Puke 性和联系集其表示方法如下：
（1）实体集用矩形框表示，矩形框内写上实体名。
（2）实体的属性用椭圆框表示，框内写上属性名， 并用无向边与其实体集相连。
（3）实体间的联系用菱形框表示，联系以适当的含 义命名，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—N或M—N。
第五章 数据库设计
5.2 概念结构设计
5.2 概念结构设计
▪ 概念结构设计的任务是在需求分析阶段产生的 需求说明书的基础上，按照特定的方法把它们抽 象为一个不依赖于任何具体机器的数据模型，即 概念模型
▪ 概念模型使设计者的注意力能够从复杂的实现 细节中解脱出来，而只集中在最重要的信息的组 织结构和处理模式上。