数据库设计思想

1 根据业务需要画出E-R关系图

 

2 根据E-R图转换为关系模型的规则设计表

 1.1.3.1 把E-R图转换为关系模型Relational Scheme

我们使用关系模型集合来表示数据的方法称为关系型数据库模式（Relational Database scheme），但我们应该遵循何种方法来使用关系模型呢？通常存在着标准的模式，即先用实体-关系模型建模，然后把E-R图存储为关系模型，定义在关系型数据库里。

□首先，作为E-R图中的一个抽象实体E，直接对应于关系模型中的一个关系，该关系的逻辑模式包含了E的所有的属性。该实体的实体集可以存储为关系表，即实体集中的每一个具体的实体对应于关系的每一个元组。如果在用关系R表示E的同时，也要保存其它的实体集F，则也需要纳入F的属性。

□ 如果需要一个关系R表示多个实体集E1, E2, … Ek之间的联系，则关系R的属性集里一定要包括每个实体集的关键字，如果这些实体之间存在着多个重名的字段，则需要修改重复的字段名。

对于“关系”，在数据库的处理中有默认隐含的关系和显示地定义两种：

□ Example 1.1.3.1.1 显式的关系

两个实体集：Employee(em_id,name,age,major,dep_id)

        Department(dep_id,name,responsibilty)

在这个例子中，有两个实体集，一个是雇员集，一个是部门集。在这个实体-关系模型中，雇员与部门之间存在着多对一的关系，这种关系我们没有单独用一个关系表（Relation）进行存储。因为在雇员关系表中，有一个属性已经能够明确表明这种映射，不用单独建立一个映射关系表了。

□ Example 1.1.3.1.2 隐式的关系

三个实体集：Student(Enroll_id,name,age,major,HomeTown,IdenCo)

        Course(Course_id,description,Teacher,aim,Hours)

   ElectCourse(Enroll_id,Course_id,Year,Term,Score)

在这个例子中，我们注意到E-R模型中存在着3个实体集，但只有两个真实的静态的实体集，一个是学生实体集，另外一个是课程实体集，实际上在E-R图上我们能够见到的也就是这2个实体集。我们注意到这两个实体集之间的关系是多对多的关系，即一个学生可以选择多个课程，同时一个课程可以由多个学生选择。由于目前的关系型数据库是一个二维（2-dimensional）结构，不支持在一个单元中继续存储关系，所以对这种多对多的关系必须分解成一对多（或一对一）的关系。所以我们必须显示地分解，即引入选课关系electCourse，记录下每一个学生的具体选课情况。

□    从实体关系模型到关系模式如果需要，可以做优化工作。

我们没有必要原封不动地，照本宣科地把实体-关系模型中的实体集机械地转换成关系模型，有时候可以合并若干实体集，还有的时候需要把一个实体集分解为多个。这一工作需要考虑数据库的范式理论，即1NF,2NF,3NF,BCNF等等。关于范式理论请参阅相关的资料;同时还要考虑系统的运行效率、可移植性、开发成本等等相关的因素。

 

 

E-R模型就是实体关系模型（Entity Relationship Model）。
关系物理形态就是数据库中的基本表。
我们根据业务需求绘出相应的E-R模型图，
然后将E-R模型转为关系。这样就完成了数据库的设计。

E-R模型转为关系的步骤是
1.实体的转换
   每个实体都需要用一个关系来表示，并将实体的属性表达为关系的属性。
2.联系的转换
   此联系就是“实体关系”中的“关系”，只是为了区分物理形态为基本表的关系。
   E-R模型共用三种联系：
   1.一对一用1:1表示
   2.一对多用1:N表示
   3.多对多用M:N表示
   
   2.1 一对一联系 
         1.若双方部分的参与，则将联系定义为一个新的关系，属性为参与双方的码
            例子:A场的职工配偶是本场的职工，同时只有部分职工有配偶，则关系可以设计如下：
　　　　职工（职工号，职工名）
　　　　配偶（丈夫职工号，妻子职工号）
　　2.若一方全部参与，则将联系另一方的码作为全部参与一方的属性
              每个部门都有一个职工作为它的管理者，反过来只有部分职工是部门的管理者．        
　　　  则则关系可以设计如下：
　　  　职工（职工号，职工名）
    　　 部门（部门号，部门名，管理者职工号）
   2.2 一对多联系
         将单方参与实体的码作为多方参与实体的属性
         1.一个班级有多个学生，只有一个班主任．
　　    则关系可以设计如下：     
            教师（教工号，教工名）
　　    学生（学生号，学生名，班主任教工号）       
         2.多个职工有一个领导，领导也是职工
            则关系可以设计如下：
　　　职工(职工号，职工名，领导职工号)
   2.3 多对多联系
　　 将联系定为新的关系，属性为参与双方的码
　      学生可以选修多门课程，一门课程可以有多个学生
　　 则关系可以设计如下：
　      学生(学生号，学生名)
          课程(课程号，课程名)
　　 选修(学生号，课程号)　　

3.根据范式规则重新审查建立的表是否符合第三范式

 

 

范式：使模式的函数依赖满足特定要求的模式叫范式．
做好数据库范式是需要离散数学方面的知识．
范式主要分为:
1.第一范式
2.第二范式
3.第三范式
4.BCNF
5.第四范式
6.第五范式

浏览本文之前做如下约定：
关系 ＜－＞　表
属性   ＜－＞　字段
元组 ＜－＞　记录
插入异常:在进行插入数据时，无法将数据插入到数据库中，关系数据库无法操作，即为插入异常。
删除异常:删除一个关系中不必要的信息时，将不该删除的信息也删除了，即为删除异常。
更新异常:对数据库进行更新时，如有疏漏，某些记录被漏改，造成数据的不一致而出错，这即是更新异常。

1.第一范式：如果关系模式R（U，F）中如果每个属性值都是不可再分的最小数据单位，则称R是第一范式的关系。
   例1:用＂职工号＂，＂姓名＂，＂电话号码＂三个字段来组成一个表，其中＂电话号码＂字段的值可以是公司的电话号码
　　　也可以是家里的电话号码．那么如何把它分解为第一范式，我们可以
　　　一．电话号码为关键字，重复存储职工号和姓名．
             二．职工号为关键字，电话号码分为单位电话和住宅电话两个属性．
　　　三．是职工号为关键字，但强制每条记录只能有一个电话号码。
             以上三个方法，第一种方法最不可取，因为它造成了冗余，按实际情况选取后两种情况。

２.第二范式：如果关系模式R（U，F）中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字,则称关系R 是属于第二范式的。
　选课关系SCI(SNO,CNO,GRADE,CREDIT) 其中
　１．SNO是学号
　２．CNO是课程号
　３．GRADE是成绩
　４．CREDIT是学分
     由语义可知，关键字为组合关键字（SNO，CNO）
　在应用中使用以上关系模式会出现以下问题
　A.数据冗余，假如同一门课程由１００个学生选修，则这门课程的学分要重复储存１００次，而实际上一门课程对应一个　         学分．
　B.更新异常，若要重新调整学分，则相应的元组的CREDIT的属性值都要更新，假如更新不完全，则有可能出现一门课程对
　　应多个学分．
　C.插入异常，若计划开新课，需要把新课对应的学分插入到数据库，但此时没有学生选修该课程，也就是没有学生号关键　　　　        字，则导致插入不进去，直到有人选择该课程．
　D.删除异常，若学生已经结业，需要从当前数据库中删除选修记录，但与此同时，CNO,GRADE的信息也被删除了．
    原因：非关键字属性CREDIT仅函数依赖于CNO，也就是CREDIT部分依赖组合关键字（SNO，CNO）而不是完全依赖。
    解决方法：分解成两个关系模式　SC1(SNO,CNO,GRADE),C2(CNO,CREDIT) 
   其实这与我在另一篇文章里面说的两个实体A,B，它门是M:N的联系，则将联系定义为新的关系，属性为双方的码是一样的　　　　    道理．

3. 第三范式：如果关系模式R(U,F)中所有的非主属性对任何候选关键字都不存在传递依赖，则称关系R是属于第三范式
    例3:
    如S1(SNO,SNAME,DNO,DNAME,LOCATION)各属性含义如下
    1.SNO 学号
    2.SNAME 姓名
    3.DNO 所在系
    4.DNAME 系名称
    5.LOCATION 系地址
    关键字SNO决定各个属性。由于是单个关键字，没有部分依赖的问题，肯定是2NF。但这关系肯定有大量的冗余，有关学生所在的几个属性DNO，DNAME，LOCATION将重复存储，插入，删除和修改时也将产生类似以上例的情况。
原因：关系中存在传递依赖造成的，
1.SNO学号－＞DNO所在系
2.DNO所在系-＼->SNO学号
3.DNO所在系－＞LOCATION系地址
所以SNO学号－＞LOCATION系地址是传递依赖的
解决目地：每个关系模式中不能留有传递依赖。
解决方法：分为两个关系 S（SNO，SNAME，DNO），D（DNO，DNAME，LOCATION）
注意：关系S中不能没有外关键字DNO。否则两个关系之间失去联系。
    

4 做练习