第9讲-逻辑模型设计(更高范式和数据查询操作)
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。
数据库逻辑模型设计共95页PPT97页
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比Fra bibliotek 谢谢你的阅读
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
关系数据库逻辑模型
关系数据库逻辑模型引言：关系数据库逻辑模型是数据库设计的基础，它描述了数据库中数据的结构和关系。
逻辑模型定义了实体、属性和实体之间的关系，使得数据能够以一种有组织的方式存储和操作。
在本文中，我们将介绍关系数据库逻辑模型的基本概念和常用的模型类型。
一、关系数据库的基本概念1. 实体：在关系数据库中，实体是指需要存储的具体对象或概念，如学生、课程、员工等。
2. 属性：属性是实体的特征或属性，它描述了实体的某个方面，如学生的姓名、课程的名称等。
3. 关系：关系是实体之间的联系，它表示两个或多个实体之间的关联关系，如学生选课、员工所属部门等。
二、关系数据库逻辑模型的常用类型1. 层次模型：层次模型是关系数据库逻辑模型的一种，它使用树状结构来组织数据。
在层次模型中，数据被组织成一个层次结构，每个实体都有一个父实体和若干个子实体。
这种模型适用于具有明确定义的层次结构的数据，如组织结构、产品分类等。
2. 网状模型：网状模型是关系数据库逻辑模型的另一种形式，它使用图状结构来组织数据。
在网状模型中，数据之间的关系可以是多对多的，每个实体可以与其他实体直接连接。
这种模型适用于存在复杂关联关系的数据，如图书馆的借阅关系、网络拓扑结构等。
3. 关系模型：关系模型是关系数据库逻辑模型的核心，也是最常用的一种模型。
在关系模型中，数据被组织成表格的形式，每个表格代表一个实体，每一行代表一个实体的具体记录，每一列代表一个属性。
通过定义表格之间的关系，可以实现数据的查询和操作。
关系模型具有结构清晰、数据一致性好、易于扩展等优点，广泛应用于各个领域的数据库设计。
三、关系数据库逻辑模型的设计原则1. 实体和属性的识别：在设计关系数据库逻辑模型时，首先需要明确实体和属性的识别。
实体应该具有明确的定义和唯一标识，属性应该与实体相关且具有明确的定义和类型。
2. 关系的定义：关系应该准确地定义实体之间的联系和依赖关系。
关系的定义应该具有清晰的语义和明确的命名，以便于后续的查询和操作。
数据库的逻辑设计
7.5 数据库的物理设计
数据库的物理设计
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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
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7.5.1数据库物理设计的内容和方法
设计数据库物理结构的准备工作
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对要运行的事务进行详细分析，获得选择物理 设计所需参数
选择HASH存取方法的规则
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当一个关系满足下列两个条件时，可以选择HASH 存取方法
该关系的属性主要出现在等值连接条件中或主要出现在相 等比较选择条件中 该关系的大小可预知，而且不变； 或 该关系的大小动态改变，但所选用的DBMS提供了动态 HASH存取方法
7.5.3 确定数据库的存储结构
数据模型优化的步骤
确定函数依赖关系 消除冗余 确定范式 对于不满足要求的范式进行分解 一般要求第三范式 对关系模式进行必要的分解，提高数据操作的 效率和存储空间的利用率(??)
例：在关系模式 学生成绩单(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
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对经常在一起进行连接操作的关系可以建立聚簇 如果一个关系的一组属性经常出现在相等比较条 件中，则该单个关系可建立聚簇 如果一个关系的一个(或一组)属性上的值重复率很 高，则此单个关系可建立聚簇。即对应每个聚簇 码值的平均元组数不太少。太少了，聚簇的效果 不明显
优化聚簇设计
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从聚簇中删除经常进行全表扫描的关系； 从聚簇中删除更新操作远多于连接操作的关系； 不同的聚簇中可能包含相同的关系，一个关系可以在某 一个聚簇中，但不能同时加入多个聚簇 从这多个聚簇方案(包括不建立聚簇)中选择一个较优的， 即在这个聚簇上运行各种事务的总代价最小
数据库逻辑模型
数据库逻辑模型数据库是一个存放和管理信息的系统，由于计算机技术发展，数据库应用变得越来越广泛，被大量使用。
这就需要一个更为完善的模型来支撑数据库应用，这就是数据库逻辑模型。
数据库逻辑模型是一种结构性体系，它以复杂的数据组织形式来表示现实世界的结构和实体，并且能够把细节的数据的表示转换成更加合理的数据结构。
数据库逻辑模型通常分为三种不同的基本模型，它们分别是关系模型、网状模型和层次模型。
三种基本模型的定义及它们之间的联系如下：关系模型：关系模型把信息作为表格表示，把相互关联的关系以表格的形式表达出来，每个表有几个列来表示信息，每一行表示一条记录，每一列表示一个属性。
网状模型：网状模型用网络元素表示信息，形成网络模型，并且实现程序开发以及数据管理。
网状模型包含两个概念：节点和链接。
节点是数据的物理存储单元，用节点的集合表示数据的物理结构，链接用来表示数据之间的逻辑关系。
层次模型：层次模型是由父子层构成的数据结构，描述了信息中联系关系和隶属关系，树形结构也是层次模型的一种特殊表示方式。
层次模型因为它的易用性，而被广泛的使用。
数据库的物理机构可能不同，但是它们的逻辑结构是相同的，因此需要数据库逻辑模型。
数据库逻辑模型的最终目的是确保数据的一致性，实现数据的有效管理。
相较于其它模型，数据库逻辑模型有很多优点。
首先它可以把细节的数据表示转换成更加完善的数据库模型，其次它可以实现数据的有效管理以及更高效的处理，最后它也能够有效支撑现实世界的复杂数据组织。
数据库逻辑模型被广泛的使用在许多不同的领域，它可以用于客户关系管理，可以用于网上购物，也可以用于媒体，教育等等。
其实数据库逻辑模型正成为一种不可或缺的部分，它对各种不同领域的数据库应用起到越来越重要的作用。
总之，数据库逻辑模型是一种高效、灵活、实用的模型，它已经成为今天不同领域数据库应用的重要组成部分，未来它也将发挥更加重要的作用。
第9章_林业空间数据库设计
5、创建定制对象
对象类、域、缺省值、验证规则和关联可以表达 一个对象所需的大部分行为。但有时可能需要更 多的复杂行为如绘制、编辑或检查对象，这需要 另外编写代码。ArcGIS的对象和要素类集合可 以由程序员编写代码扩展，以创建得到复杂且高 度专业化的对象和要素。
三、地理数据访问
开发人员可以从三个基本层次中获取 Geodatabase 数据：
3、Geodatabase 设计原则
使用Geodatabase，你可以设计和地理数据库的逻辑 概念模型非常相近的数据库——Geodatabase 是用要 素集、要素类、拓扑关系、关联类和其它元素组织的。 对于ESRI 的数据模型的开发人员来说，这也是在 ArcInfo 中引入Geodatabase 数据模型的基本原因。
1、选择要素类型和拓扑关系
在实施数据建模之前，制作一个详细的清单，用 于记录你的geodatabase 中需要创建的对象类 型。从清单中，可以将带有空间参考、拓扑关系 和相似制图内容的要素类组织到要素集中。 对于非空间对象，创建对象类。而对于空间对象， 用点、线和面来创建简单要素类。对于拓扑要素， 在要素集中，创建拓扑要素类的列表。
探讨：拟建的系统应该具有哪些功能？
1. 确定系统目标
功能的确定： 1、林业资源调查 ——利用GIS，进行林业资源的查询、 显示、专题图制作的功能 2、林业资源更新——基于遥感和全球定位系统的森林资 源及时更新功能 3、规划设计——退耕还林和天然林保护的规划设计功能 4、决策支持：森林火灾预测和监测、救火方案的快速确 定、森林了望台的选址。
需求分析结果： 需求分析 1）能否方便地利用计算机进行显示和查询林业资源信息 2）可否借助系统快速地更新林业资源数据。 3）传统退耕还林和天然林保护区的范围确定位置准确程 度不高，退耕还林随意性较大，有无改进的方案。 4）森林火灾频繁发生，有无森林火灾自动预测的功能 5）传统的林业制图完全依靠手工，可否自动制图。
数据库课件：chap09创建并检查ER模型
数据库设计方法学简介
如果所需要的数据库相当复杂，就需要有一种 系统化的方法去设计和构建数据库，使数据库 既满足用户需求又能获得性能需求（例如时间 响应）。这种系统化方法就是数据库设计方法 学。
3
什么是数据库设计方法学
一种使用过程、技巧、工具和文档来支持和简化设 计过程的结构化方法。
数据库设计方法学由一系列步骤组成，这些步骤在 工程的每个阶段引导设计者使用合适的技术，帮助 设计者规划、管理、控制和评价数据库开发过程。 它是一个结构化方法，以标准化的和有组织的方式 分析和建立数据库需求模型。
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数据库设计中的关键成功因素
尽可能多地与用户进行交流
在整个数据库建模过程中使用一种结构化方法学
使用数据驱动方法 在数据模型中加入结构化和完整性考虑
将规范化和事务有效性技术结合进方法学中
尽可能多地使用图去表示数据模型 （ERWin） 使用数据库设计语言 (DBDL) 构建数据字典补充数据模型图 乐于重复以上步骤
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StayHome数据字典中的部分属性 描述
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步骤1：任务
步骤 1.1 标识实体
步骤 1.2 标识关系 步骤 1.3 标识实体或关系的有关属性 步骤 1.4 确定属性域 步骤 1.5 确定候选键、主键和备用键属性
步骤 1.6 特化/泛化实体（可选步骤）
步骤 1.7 检查模型的数据冗余 步骤 1.8 检查模型是否支持用户事务
步骤 1.9 与用户一起检查模型
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步骤 1.2
标识关系
仔细研究用户的需求说明，注意提到的动词 或动词短语表示。 使用实体-关系概念建模 确定关系的多样性约束 检查扇形陷阱和深坑陷阱 关系文档
数据库设计详细过程,逻辑模型,物理模型
第四章数据库设计4.1 原理数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据。
数据库设计是一个软件项目成功的基石，但很多从业人员都认为，数据库设计其实不那么重要，现实中的情景也相当雷同，开发人员的数量是数据库设计人员的数倍。
因为多数人使用数据库中的一部分，所以也会把数据库设计想的如此简单，其实不然，数据库设计是值得深入研究的，因为其完全决定了系统的优化程度。
完整的数据库设计一般包如下部分：1.需求分析；2.概念结构设计；3.逻辑结构设计；4.物理结构设计；5.验证阶段；6.运行与维护。
在讲解数据库设计之前，先大概的说说数据库系统设计的原则，其实，关于数据库设计的原则，版本居多，不同的人根据不同的场景不同的需求不同的系统去描述，可定会出现不一致，但万变不离其宗，所有数据库设计的原则无例外是为了实现数据库的最优，从这个宗旨出发我们自己探讨出了以下几条关系数据库设计的原则：1.明白自己的系统为OLTP系统还是OLAP系统不同的系统其侧重点是不一样的，OLTP系统最注重的是数据增删改查操作的效率，而OLAP系统注重的是分析处理，所以不同的系统数据库设计也不一样；2.降低对数据库功能的依赖功能的实现，一般要求通过程序来实现，而不是大量的依赖数据库。
3.严格遵从数据库三范式严格遵从数据库三范式，避免数据的冗余等问题产生；4.尽量保证记录的唯一标识存在；5.严格遵循概念模型到逻辑模型的转换规则；6.星型模型、雪花模型的合理运用。
4.1.1 概念结构设计早期的数据库设计，在需求分析阶段后，就直接进行逻辑结构设计，由于此时既要考虑现实世界信息的联系与特征，又要满足特定的数据库系统的约束要求，因而对于客观世界的描述受到一定的限制，同时，由于设计时要同时考虑多方面的问题，也使设计工作变得十分复杂。
1976年P.P.S.Chen提出在逻辑结构设计之前先设计一个概念模型，并提出了数据库设计的实体--联系方法(Entity--Relationship Approach)。
数据库第九章PPT课件
COUNT()：计算表中记录数。通常以星
号(*)作为参数。
AVG()：计算出所有记录指定字段的数
据平均值。
SUM()：计算出所有记录指定字段的数
据总和。
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操作实例
查询 内容
从表Foxman.dbf中查询： 1. 总共有多少条记录。 2. 薪水的最大值。 3. 薪水的最小值。 4. 薪水的平均值。
常量相等的值。即将IN所指 定的字段的记录过滤出来。
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2．LIKE运算符 LIKE：表示与…匹配 LIKE运算符提供二种字符串匹 配方式： 一种是使用“-”，匹配一个任 意字符； 另一种是使用“%”，匹配0个 或多个任意字符串。
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3．BETWEEN…AND运算符 BETWEEN…AND…：表示 在…之间
第9章 视图与查询操作
1
本章要点
掌握创建视图方法 与步骤，掌握利用视图 更新数据的方法，掌握 创建查询与步骤，掌握 视图与查询的应用 。
2
视图与查询是提取数据库记录、 更新数据库的一种操作方式， 视图与查询兼有表的特点，但 它们的功能远远大于表，尤其 是给多表数据信息显示、更新 和编辑提供了非常简便的方法。
操作步骤如下：
（1）选择“文件|新建”命令， 进入“新建”窗口。 （3）在“新建”窗口，选择 “查询”选项，再按“新建”按 钮，进入“添加表或视图”窗口。
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1.选择表或视图
创建查询的目的无非是为了进行表或视图的查 询处理，因此启动查询设计器以后的第一件 事就是指定所要查询的表或视图。
数据表中所 有的字段， 其中“*”号 代表所有的
表达式 的操作 性质
筛选操 作的条 件值
条件表 达式
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2)操作实例
数据库逻辑模型
数据库逻辑模型
数据库逻辑模型是用来表示存储在数据库中的数据及其相互之间的关系的一种结构化模型。
它是一种抽象数据模型，用来指定实际存储在数据库中的数据以及其相互之间的关系。
它没有关于如何存储和处理数据的细节，它只在概念上定义数据间的关系。
数据库逻辑模型最常见的形式是关系模型。
它把数据以表格的形式组织起来，表的列表示实体的属性，表的行表示实体的实例。
表之间的关系通过外键连接建立起来。
它的目的是把数据分组，以便更容易的提取和操作它们。
关系模型的另一个形式是实体联系模型。
它以不同的方式定义了表之间的关系，而不是像关系模型一样使用外键来定义。
实体联系模型用联系来定义表之间的关系。
联系是实体之间有意义的互相关系的表示，它可以为我们提供有关两个实体之间的关系的信息。
除了关系模型和实体联系模型，还有其他一些更特定的数据库逻辑模型，例如网络模型、层次模型和对象模型等。
网络模型是其中一种，它使用网络结构来表示表之间的关系，并允许节点和联系有多种形式。
层次模型也是一种数据库逻辑模型，它把数据组织成一个多层次树状结构，每一层都有不同的属性和操作。
最后，对象模型是一种以对象的形式组织数据的模型。
数据库的逻辑模型是管理数据的重要部分，它可以帮助我们理解存储在数据库中的数据和它们之间的关系，从而更好地管理数据。
数据库的逻辑模型有许多不同的形式，用户可以根据自己的需要来选择
适合自己的模型。
不管选择什么模型，都是为了让用户更好地理解数据之间的关系，更加容易地管理数据。