【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)分 ER圖。 選擇局部應(yīng)用（續(xù)） ? 通常以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計(jì)分 ER圖的依據(jù)。原因： –高層數(shù)據(jù)流圖只能反映系統(tǒng)的概貌 –中層數(shù)據(jù)流圖能較好地反映系統(tǒng)中各局部應(yīng)用的子系統(tǒng)組成 –低層數(shù)據(jù)流圖過(guò)細(xì) 選擇局部應(yīng)用（續(xù)） 例：由于學(xué)籍管理、課程管理等都不太復(fù)雜，因此可以它們?nèi)胧衷O(shè)計(jì)學(xué)生管理子系統(tǒng)的分 ER圖。如果局部應(yīng)用比較復(fù)雜，則可以從更下層的數(shù)據(jù)流圖入手。 ⒉ 逐一設(shè)計(jì)分 ER圖 ? 任務(wù) – 標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體、屬性、碼，實(shí)體間的聯(lián)系 ?將各局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)分別從數(shù)據(jù)字典中抽取出來(lái)，參照數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)定各局部應(yīng)用中的實(shí)體、實(shí)體的屬性、標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼，確定實(shí)體之間的聯(lián)系及其類(lèi)型（ 1:1， 1:n， m:n） 逐一設(shè)計(jì)分 ER圖（續(xù)） ? 如何抽象實(shí)體和屬性 –實(shí)體 ：現(xiàn)實(shí)世界中一組具有某些共同特性和行為的對(duì)象就可以抽象為一個(gè)實(shí)體。對(duì)象和實(shí)體之間是“ is member of的關(guān)系。 例：在學(xué)校環(huán)境中，可把張三、李四等對(duì)象抽象為學(xué)生實(shí)體。 逐一設(shè)計(jì)分 ER圖（續(xù)） –屬性 ：對(duì)象類(lèi)型的組成成分可以抽象為實(shí)體的屬性。組成成分與對(duì)象類(lèi)型之間是“ is part of的關(guān)系。 例：學(xué)號(hào)、姓名、專(zhuān)業(yè)、年級(jí)等可以抽象為學(xué)生實(shí)體的屬性。其中學(xué)號(hào)為標(biāo)識(shí)學(xué)生實(shí)體的碼。 逐一設(shè)計(jì)分 ER圖（續(xù)） ? 如何區(qū)分實(shí)體和屬性 – 實(shí)體與屬性是相對(duì)而言的 。同一事物，在一種應(yīng)用環(huán)境中作為“屬性”，在另一種應(yīng)用環(huán)境中就必須作為“實(shí)體”。 例：學(xué)校中的系，在某種應(yīng)用環(huán)境中，它只是作為“學(xué)生”實(shí)體的一個(gè)屬性，表明一個(gè)學(xué)生屬于哪個(gè)系；而在另一種環(huán)境中，由于需要考慮一個(gè)系的系主任、教師人數(shù)、學(xué)生人數(shù)、辦公地點(diǎn)等，這時(shí)它就需要作為實(shí)體了。 逐一設(shè)計(jì)分 ER圖（續(xù)） – 一般原則 ?屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)。即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能再由另一些屬性組成。 ?屬性不能與其他實(shí)體具有聯(lián)系。聯(lián)系只發(fā)生在實(shí)體之間。 – 符合上述兩條特性的事物一般作為屬性對(duì)待。 – 為了簡(jiǎn)化 ER圖的處置，現(xiàn)實(shí)世界中的事物凡能夠作為屬性對(duì)待的，應(yīng)盡量作為屬性。 逐一設(shè)計(jì)分 ER圖（續(xù)） – 舉例 例 1：“學(xué)生”由學(xué)號(hào)、姓名等屬性進(jìn)一步描述，根據(jù)準(zhǔn)則１，“學(xué)生”只能作為實(shí)體，不能作為屬性。 例 2：職稱(chēng)通常作為教師實(shí)體的屬性，但在涉及住房分配時(shí)，由于分房與職稱(chēng)有關(guān)，也就是說(shuō)職稱(chēng)與住房實(shí)體之間有聯(lián)系，根據(jù)準(zhǔn)則２，這時(shí)把職稱(chēng)作為實(shí)體來(lái)處理會(huì)更合適些。 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概念結(jié)構(gòu) 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟 數(shù)據(jù)抽象與局部 ER圖設(shè)計(jì) 集成局部 ER圖 視圖的集成 ? 各個(gè)局部視圖即分 ER圖建立好后，還需要對(duì)它們進(jìn)行合并，集成為一個(gè)整體的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu)即總 ER圖。 ER圖的集成（續(xù)） ? 集成的兩種方式 –一次集成 ?一次集成多個(gè)分 ER圖 ?通常用于局部視圖比較簡(jiǎn)單時(shí) –逐步累積式 ?首先集成兩個(gè)局部視圖（通常是比較關(guān)鍵的兩個(gè)局部視圖） ?以后每次將一個(gè)新的局部視圖集成進(jìn)來(lái) ER圖的集成（續(xù)） ? 集成局部 ER圖的步驟 1. 合并 2. 修改與重構(gòu)（使用規(guī)范化理論） ER圖的集成（續(xù)） 一、合并分 ER圖，生成初步 ER圖 ? 各分Ｅ－Ｒ圖存在沖突 – 各個(gè)局部應(yīng)用所面向的問(wèn)題不同 由不同的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì) 各個(gè)分 ER圖之間必定會(huì)存在許多不一致的地方 – 合并分 ER圖的主要工作與關(guān)鍵所在：合理消除各分 ER圖的沖突 合并分 ER圖，生成初步 ER圖（續(xù)） ? 沖突的種類(lèi) –屬性沖突 –命名沖突 –結(jié)構(gòu)沖突 ⒈ 屬性沖突 ? 兩類(lèi)屬性沖突 –屬性域沖突 ：屬性值的類(lèi)型、取值范圍或取值集合不同。 例 1， 由于學(xué)號(hào)是數(shù)字，因此某些部門(mén)（即局部應(yīng)用）將學(xué)號(hào)定義為整數(shù)形式，而由于學(xué)號(hào)不用參與運(yùn)算，因此另一些部門(mén)（即局部應(yīng)用）將學(xué)號(hào)定義為字符型形式。 例 2， 某些部門(mén)（即局部應(yīng)用）以出生日期形式表示學(xué)生的年齡，而另一些部門(mén)（即局部應(yīng)用）用整數(shù)形式表示學(xué)生的年齡。 屬性沖突（續(xù)） –屬性取值單位沖突 。 例：學(xué)生的身高，有的以米為單位，有的以厘米為單位，有的以尺為單位。 屬性沖突（續(xù)） ? 屬性沖突的解決方法 –通常用討論、協(xié)商等行政手段加以解決 ⒉ 命名沖突 ? 兩類(lèi)命名沖突 – 同名異義 ：不同意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字 例，局部應(yīng)用 A中將教室稱(chēng)為房間 局部應(yīng)用 B中將學(xué)生宿舍稱(chēng)為房間 – 異名同義（一義多名） ：同一意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字 例，有的部門(mén)把教科書(shū)稱(chēng)為課本 有的部門(mén)則把教科書(shū)稱(chēng)為教材 命名沖突（續(xù)） ? 命名沖突可能發(fā)生在屬性級(jí)、實(shí)體級(jí)、聯(lián)系級(jí)上。其中屬性的命名沖突更為常見(jiàn)。 ? 命名沖突的解決方法 –通過(guò)討論、協(xié)商等行政手段加以解決 ⒊ 結(jié)構(gòu)沖突 ? 三類(lèi)結(jié)構(gòu)沖突 – 同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象 例，“課程”在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實(shí)體 在另一局部應(yīng)用中則被當(dāng)作屬性 ?解決方法：通常是把屬性變換為實(shí)體或把實(shí)體變換為屬性，使同一對(duì)象具有相同的抽象。變換時(shí)要遵循兩個(gè)準(zhǔn)則。 結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)） – 同一實(shí)體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同，或者屬性的排列次序不完全相同 。 ?產(chǎn)生原因：不同的局部應(yīng)用關(guān)心的是該實(shí)體的不同側(cè)面。 ?解決方法：使該實(shí)體的屬性取各分 ER圖中屬性的并集，再適當(dāng)設(shè)計(jì)屬性的次序 。 結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)） 學(xué)生 學(xué)號(hào) 姓名 性別 平均成績(jī) (a)在局部應(yīng)用 A中 結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)） 學(xué)生 學(xué)號(hào) 姓名 出生日期 年級(jí) (b)在局部應(yīng)用 B中 所在系 結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)） 學(xué)生 學(xué)號(hào) 姓名 政治面貌 (c)在局部應(yīng)用 C中 結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)） 學(xué)生 政治 面貌 學(xué)號(hào) 出生 日期 年級(jí) (d)合并后 所在系 平均 成績(jī) 姓名 性別 結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)） – 實(shí)體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類(lèi)型 例 1， 實(shí)體 E1與 E2在局部應(yīng)用 A中是多對(duì)多聯(lián)系，而在局部應(yīng)用 B中是一對(duì)多聯(lián)系 例 2， 在局部應(yīng)用 X中 E1與 E2發(fā)生聯(lián)系，而在局部應(yīng)用 Y中 E E E3三者之間有聯(lián)系。 ?解決方法：根據(jù)應(yīng)用語(yǔ)義對(duì)實(shí)體聯(lián)系的類(lèi)型進(jìn)行綜合或調(diào)整。 (P226圖 ) 合并分 ER圖，生成初步 ER圖實(shí)例 例：生成學(xué)校管理系統(tǒng)的初步 ER圖 以合并學(xué)籍管理局部視圖 , 課程管理局部視圖為例 這兩個(gè)分 ER圖存在著多方面的沖突： 合并分 ER圖，生成初步 ER圖實(shí)例 (1) 班主任實(shí)際上也屬于教師，也就是說(shuō)學(xué)籍管理中的班主任實(shí)體與課程管理中的教師實(shí)體在一定程度上屬于異名同義，可以應(yīng)將學(xué)籍管理中的班主任實(shí)體與課程管理中的教師實(shí)體統(tǒng)一稱(chēng)為教師，統(tǒng)一后教師實(shí)體的屬性構(gòu)成為： 教師：｛ 職工號(hào) ，姓名，性別，職稱(chēng)， 是否為優(yōu)秀班主任｝ 合并分 ER圖，生成初步 ER圖實(shí)例（續(xù)） (2) 將班主任改為教師后，教師與學(xué)生之間的聯(lián)系在兩個(gè)局部視圖中呈現(xiàn)兩種不同的類(lèi)型，一種是學(xué)籍管理中教師與學(xué)生之間的指導(dǎo)聯(lián)系，一種是課程管理中教師與學(xué)生之間的教學(xué)聯(lián)系，由于指導(dǎo)聯(lián)系實(shí)際上可以包含在教學(xué)聯(lián)系之中，因此可以將這兩種聯(lián)系綜合為教學(xué)聯(lián)系。 合并分 ER圖，生成初步 ER圖實(shí)例（續(xù)） (3) 性別在兩個(gè)局部應(yīng)用中具有不同的抽象，它在學(xué)籍管理中為實(shí)體，在課程管理中為屬性，按照前面提到的兩個(gè)原則，在合并后的 ER圖中性別只能作為實(shí)體，否則它無(wú)法與宿舍實(shí)體發(fā)生聯(lián)系。 合并分 ER圖，生成初步 ER圖實(shí)例（續(xù)） (4) 在兩個(gè)局部 ER圖中，學(xué)生實(shí)體屬性組成及次序都存在差異，應(yīng)將所有屬性綜合，并重新調(diào)整次序。假設(shè)調(diào)整結(jié)果為： 學(xué)生：｛ 學(xué)號(hào) ，姓名，出生日期，年齡，所在系，年級(jí)，平均成績(jī)｝ 解決上述沖突后，學(xué)籍管理分 ER圖與課程管理分 ER圖合并為Ｐ 198圖 616的形式。 二、修改與重構(gòu) ? 基本任務(wù) –消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)生成基本 ER圖 合并 初步 ER圖 分 ER圖 可能存在冗余的數(shù)據(jù) 和冗余的實(shí)體間聯(lián)系 基本 ER圖 消除不必要的冗余 修改與重構(gòu)（續(xù)） 1．冗余 2．消除冗余的方法 1．冗余 ? 冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)， 冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系。 ? 冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)增加困難 ? 并不是所有的冗余數(shù)據(jù)與冗余聯(lián)系都必須加以消除，有時(shí)為了提高某些應(yīng)用的效率，不得不以冗余信息作為代價(jià)。 冗余（續(xù)） ? 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)時(shí)，哪些冗余信息必須消除，哪些冗余信息允許存在，需要根據(jù)用戶的整體需求來(lái)確定。 ? 消除不必要的冗余后的初步 ER圖稱(chēng)為基本 ER圖。 2．消除冗余的方法 ? 分析方法 –以數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖為依據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)之間邏輯關(guān)系的說(shuō)明來(lái)消除冗余。 消除冗余的方法 (續(xù) ) 例，教師工資單中包括該教師的基本工資、各種補(bǔ)貼、應(yīng)扣除的房租水電費(fèi)以及實(shí)發(fā)工資。 由于實(shí)發(fā)工資可以由前面各項(xiàng)推算出來(lái)，因此可以去掉，在需要查詢實(shí)發(fā)工資時(shí)根據(jù)基本工資、各種補(bǔ)貼、應(yīng)扣除的房租水電費(fèi)數(shù)據(jù)臨時(shí)生成。 消除冗余的方法（續(xù)） –如果是為了提高效率，人為地保留了一些冗余數(shù)據(jù)，則應(yīng)把數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的說(shuō)明作為完整性約束條件。 –一種更好的方法是把冗余數(shù)據(jù)定義在視圖中 消除冗余的方法（續(xù)） ? 規(guī)范化理論 –函數(shù)依賴(lài)的概念提供了消除冗余聯(lián)系的形式化工具 消除冗余的方法（續(xù)） – 方法 1. 確定分 ER圖實(shí)體之間的數(shù)據(jù)依賴(lài) FL 。實(shí)體之間一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的聯(lián)系可以用實(shí)體碼之間的函數(shù)依賴(lài)來(lái)表示。 例： 班級(jí)和學(xué)生之間一對(duì)多的聯(lián)系： 學(xué)號(hào) ?班級(jí)號(hào) 學(xué)生和課程之間多對(duì)多的聯(lián)系： （學(xué)號(hào)，課程號(hào)） ?成績(jī) 消除冗余的方法（續(xù)） 2. 求 FL的最小覆蓋 GL ，差集為 D = FLGL。 逐一考察 D中的函數(shù)依賴(lài)，確定是否是冗余的聯(lián)系，若是，就把它去掉。 消除冗余的方法（續(xù)） – 由于規(guī)范化理論受到泛關(guān)系假設(shè)的限制，應(yīng)注意下面兩個(gè)問(wèn)題： D中，而 D中的聯(lián)系不一定是冗余的； 系在形式上加以區(qū)分。 例 P229圖 部門(mén)和職工之間兩種聯(lián)系表示為： 負(fù)責(zé)人 .職工號(hào) ?部門(mén)號(hào) 部門(mén)號(hào) ?負(fù)責(zé)人 .職工號(hào) 泛關(guān)系假設(shè) ? 假設(shè)存在著一個(gè)單一的關(guān)系模式 “ 假設(shè)已知一個(gè)模式 Sφ， 它僅由單個(gè)關(guān)系模式組成 ， 問(wèn)題是要設(shè)計(jì)一個(gè)模式 SD， 它與 Sφ‘等價(jià) ’ ， 但在某些方面更好一些 ” – 從一個(gè)關(guān)系模式出發(fā) ， 而不是從一組關(guān)系模式出發(fā)實(shí)行分解 – “ 等價(jià) ” 的定義也是一組關(guān)系模式與一個(gè)關(guān)系模式的 “ 等價(jià) ” 泛關(guān)系假設(shè) (續(xù) ) ? 泛關(guān)系假設(shè)是運(yùn)用規(guī)范化理論時(shí)的障礙 –承認(rèn)了泛關(guān)系假設(shè) ， 就等于承認(rèn)了現(xiàn)實(shí)世界各實(shí)體間只能有一種聯(lián)系 消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本 ER圖實(shí)例 教程Ｐ 198圖 616的初步 ER圖中存在著冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系： (1) 學(xué)生實(shí)體中的年齡屬性可以由出生日期推算出來(lái)，屬于冗余數(shù)據(jù)，應(yīng)該去掉。這樣不僅可以節(jié)省存儲(chǔ)空間，而且當(dāng)某個(gè)學(xué)生的出生日期有誤，進(jìn)行修改后，無(wú)須相應(yīng)修改年齡，減少了產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的機(jī)會(huì)。 學(xué)生：｛ 學(xué)號(hào) ，姓名，出生日期，所在系， 年級(jí)，平均成績(jī)｝ 消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本 ER圖實(shí)例（續(xù)） (2) 教室實(shí)體與班級(jí)實(shí)體的上課聯(lián)系可以由教室與課程之間的開(kāi)設(shè)聯(lián)系、課程與學(xué)生之間的選修聯(lián)系、學(xué)生與班級(jí)之間的組成聯(lián)系三者推導(dǎo)出來(lái)，因此屬于冗余聯(lián)系，可以消去。 消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本 ER圖實(shí)例（續(xù)） (3) 學(xué)生實(shí)體中的平均成績(jī)可以從選修聯(lián)系中的成績(jī)屬性中推算出來(lái) – 由于應(yīng)用中需要經(jīng)常查詢某個(gè)學(xué)生的平均成績(jī)，每次都進(jìn)行這種計(jì)算效率就會(huì)太低，因此為提高效率，保留該冗余數(shù)據(jù) – 但定義