《概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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第七章數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述5.2需求分析5.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.5數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)5.6數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施和維護(hù)5.5小結(jié),5.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),5.3.1概念結(jié)構(gòu)5.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟5.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)5.3.4視圖的集成,5.3.1概念結(jié)構(gòu),什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(1)能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界(2)易于理解(3)易于更改(4)易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換,描述概念模型的工具:E-R模型,5.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟,設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的四類方法自頂向下首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化,自頂向下策略,5.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟,自底向上首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來(lái)，得到全局概念結(jié)構(gòu),自底向上策略,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）,逐步擴(kuò)張首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu),逐步擴(kuò)張策略,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）,混合策略將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和步驟,自頂向下自底向上√逐步擴(kuò)張混合策略需求分析：自頂向下概念結(jié)構(gòu)：自底向上,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）,自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的步驟第1步：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖第2步：集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu),5.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì),概念設(shè)計(jì)的第一步：根據(jù)需求分析的結(jié)果(DFD、DD)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，確定實(shí)體、屬性、實(shí)體之間的聯(lián)系，設(shè)計(jì)各個(gè)局部視圖即分E-R圖。,數(shù)據(jù)抽象,抽象是對(duì)實(shí)際的人、物、事和概念中抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述。概念結(jié)構(gòu)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,三種常用抽象1.分類（Classification）定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型抽象了對(duì)象值和型之間的“ismemberof”的語(yǔ)義,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,2.聚集（Aggregation）定義某一類型的組成成分抽象了對(duì)象內(nèi)部類型和成分之間“ispartof”的語(yǔ)義,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,,聚集,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,復(fù)雜的聚集，某一類型的成分仍是一個(gè)聚集,更復(fù)雜的聚集,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,3.概括（Generalization）定義類型之間的一種子集聯(lián)系抽象了類型之間的“issubsetof”的語(yǔ)義繼承性,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,概括,局部視圖設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)分E-R圖的步驟:⒈選擇局部應(yīng)用⒉逐一設(shè)計(jì)分E-R圖,⒈選擇局部應(yīng)用,在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，讓這組圖中每個(gè)部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用，作為設(shè)計(jì)分E-R圖的出發(fā)點(diǎn)通常以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計(jì)分E-R圖的依據(jù)中層數(shù)據(jù)流圖能較好反映系統(tǒng)中各局部應(yīng)用的子系統(tǒng)組成,選擇局部應(yīng)用（續(xù)）,設(shè)計(jì)分E-R圖的出發(fā)點(diǎn),⒉逐一設(shè)計(jì)分E-R圖,任務(wù)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)系及其類型（1:1，1:n，m:n）逐一畫(huà)出每個(gè)局部應(yīng)用的分E-R圖，然后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,兩條準(zhǔn)則：（1）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（2）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,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,職稱作為一個(gè)實(shí)體,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,病房作為一個(gè)實(shí)體,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,倉(cāng)庫(kù)作為一個(gè)實(shí)體,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,［實(shí)例］銷售管理子系統(tǒng)分E-R圖的設(shè)計(jì)銷售管理子系統(tǒng)的主要功能：處理顧客和銷售員送來(lái)的訂單工廠是根據(jù)訂貨安排生產(chǎn)的交出貨物同時(shí)開(kāi)出發(fā)票收到顧客付款后，根據(jù)發(fā)票存根和信貸情況進(jìn)行應(yīng)收款處理,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,下圖是第一層數(shù)據(jù)流圖，虛線部分劃出了系統(tǒng)邊界,圖5.18銷售管理子系統(tǒng)第一層數(shù)據(jù)流圖,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,上圖中把系統(tǒng)功能又分為4個(gè)子系統(tǒng)，下面四個(gè)圖是第二層數(shù)據(jù)流圖,圖5.19接收訂單,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,圖5.20處理訂單,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,圖5.21開(kāi)發(fā)票,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,圖5.22支付過(guò)賬,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,分E-R圖的框架,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,參照第二層數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典，遵循兩個(gè)準(zhǔn)則，進(jìn)行如下調(diào)整：(1)訂單與訂單細(xì)節(jié)是1∶n的聯(lián)系(2)原訂單和產(chǎn)品的聯(lián)系實(shí)際上是訂單細(xì)節(jié)和產(chǎn)品的聯(lián)系。(3)圖5.21中“發(fā)票主清單”是一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不必作為實(shí)體加入分E-R圖(4)工廠對(duì)大宗訂貨給予優(yōu)惠,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,得到分E-R圖如下圖所示,銷售管理子系統(tǒng)的分E-R圖,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,對(duì)每個(gè)實(shí)體定義的屬性如下：顧客：{顧客號(hào)，顧客名，地址，電話，信貸狀況，賬目余額}訂單：{訂單號(hào)，顧客號(hào)，訂貨項(xiàng)數(shù)，訂貨日期，交貨日期，工種號(hào)，生產(chǎn)地點(diǎn)}訂單細(xì)則：{訂單號(hào)，細(xì)則號(hào)，零件號(hào)，訂貨數(shù)，金額}應(yīng)收賬款：{顧客號(hào)，訂單號(hào)，發(fā)票號(hào)，應(yīng)收金額，支付日期，支付金額，當(dāng)前余額，貨款限額}產(chǎn)品描述：{產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，單價(jià)，重量}折扣規(guī)則：{產(chǎn)品號(hào)，訂貨量，折扣},5.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),5.3.1概念結(jié)構(gòu)5.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟5.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)5.3.4視圖的集成,5.3.4視圖的集成,各個(gè)局部視圖即分E-R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E-R圖。,視圖集成的兩種方式,多個(gè)分E-R圖一次集成一次集成多個(gè)分E-R圖通常用于局部視圖比較簡(jiǎn)單時(shí),視圖的集成（續(xù)）,逐步集成用累加的方式一次集成兩個(gè)分E-R圖,視圖的集成（續(xù)）,集成局部E-R圖的步驟1.合并2.修改與重構(gòu),視圖的集成（續(xù)）,視圖集成,合并分E-R圖，生成初步E-R圖,各分E-R圖存在沖突各個(gè)分E-R圖之間必定會(huì)存在許多不一致的地方合并分E-R圖的主要工作與關(guān)鍵合理消除各分E-R圖的沖突,合并分E-R圖，生成初步E-R圖（續(xù)）,沖突的種類屬性沖突命名沖突結(jié)構(gòu)沖突,⒈屬性沖突,兩類屬性沖突屬性域沖突屬性值的類型取值范圍取值集合不同屬性取值單位沖突,⒉命名沖突,兩類命名沖突同名異義：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,⒊結(jié)構(gòu)沖突,三類結(jié)構(gòu)沖突同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象同一實(shí)體在不同分E-R圖中所包含的屬性個(gè)數(shù)和屬性排列次序不完全相同實(shí)體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類型,消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)基本E-R圖,基本任務(wù)消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖,消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)基本E-R圖（續(xù)）,冗余消除冗余的方法,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)增加困難消除不必要的冗余后的初步E-R圖稱為基本E-R圖,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)之間的邏輯關(guān)系,消除冗余的方法（續(xù)）,效率VS冗余信息需要根據(jù)用戶的整體需求來(lái)確定若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Q4=∑Q5一旦Q5修改后就應(yīng)當(dāng)觸發(fā)完整性檢查，對(duì)Q4進(jìn)行修改,消除冗余的方法（續(xù)）,規(guī)范化理論函數(shù)依賴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E-R圖實(shí)體之間的數(shù)據(jù)依賴，并用實(shí)體碼之間的函數(shù)依賴表示。,勞動(dòng)人事管理的分E-R圖,消除冗余的方法（續(xù)）,上圖中，部門和職工之間一對(duì)多的聯(lián)系可表示為：職工號(hào)→部門號(hào)職工和產(chǎn)品之間多對(duì)多的聯(lián)系可表示為：（職工號(hào)，產(chǎn)品號(hào)）→工作天數(shù)得到函數(shù)依賴集FL,消除冗余的方法（續(xù)）,2.求FL的最小覆蓋GL，差集為D=FL-GL。逐一考察D中的函數(shù)依賴，確定是否是冗余的聯(lián)系，若是，就把它去掉。(1)冗余的聯(lián)系一定在D中，而D中的聯(lián)系不一定是冗余的；(2)當(dāng)實(shí)體之間存在多種聯(lián)系時(shí)要將實(shí)體之間的聯(lián)系在形式上加以區(qū)分。,消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例,［實(shí)例］某工廠管理信息系統(tǒng)的視圖集成。書(shū)中圖1.14(c)、圖5.24、圖5.29分別為該廠物資、銷售和勞動(dòng)人事管理的分E-R圖圖5.30為該系統(tǒng)的基本E-R圖,支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。,消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）,支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。,圖1.14(c)工廠物資管理E-R圖,,該廠物資管理分E-R圖,消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）,支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。,圖5.24銷售管理子系統(tǒng)的分E-R圖,該廠銷售管理分E-R圖,消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）,支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。,圖5.29勞動(dòng)人事管理的分E-R圖,該廠勞動(dòng)人事管理分E-R圖,消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）,支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。,系統(tǒng)的基本E-R(圖7.30),某工廠管理信息系統(tǒng)的基本E-R圖,消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）,集成過(guò)程，解決了以下問(wèn)題：異名同義，項(xiàng)目和產(chǎn)品含義相同庫(kù)存管理中職工與倉(cāng)庫(kù)的工作關(guān)系已包含在勞動(dòng)人事管理的部門與職工之間的聯(lián)系之中，所以可以取消職工之間領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系可由部門與職工（經(jīng)理）之間的領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系、部門與職工之間的從屬關(guān)系兩者導(dǎo)出，所以也可以取消,驗(yàn)證整體概念結(jié)構(gòu),視圖集成后形成一個(gè)整體的數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)，對(duì)該整體概念結(jié)構(gòu)還必須進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，確保它能夠滿足下列條件：整體概念結(jié)構(gòu)內(nèi)部必須具有一致性，不存在互相矛盾的表達(dá)整體概念結(jié)構(gòu)能準(zhǔn)確地反映原來(lái)的每個(gè)視圖結(jié)構(gòu)，包括屬性、實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系整體概念結(jié)構(gòu)能滿足需要分析階段所確定的所有要求,驗(yàn)證整體概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）,整體概念結(jié)構(gòu)最終還應(yīng)該提交給用戶，征求用戶和有關(guān)人員的意見(jiàn)，進(jìn)行評(píng)審、修改和優(yōu)化，然后把它確定下來(lái)，作為數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)，作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的依據(jù)。,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu)驗(yàn)證整體概念結(jié)構(gòu),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié),數(shù)據(jù)抽象分類聚集概括,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié),設(shè)計(jì)局部視圖⒈選擇局部應(yīng)用2.逐一設(shè)計(jì)分E-R圖標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體、屬性、碼，實(shí)體間的聯(lián)系用E-R圖描述出來(lái),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié),集成局部視圖?視圖合并——消除沖突，合并分E-R圖，生成初步E-R圖；沖突：不同應(yīng)用、不同設(shè)計(jì)人員的分E-R圖中的不一致。沖突的類型分為：屬性沖突、結(jié)構(gòu)沖突、命名沖突?視圖修改與重構(gòu)——消除初步E-R圖中不必要的冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系，生成基本E-R圖。（規(guī)范化理論）視圖集成的目的——消除沖突，使合并后的總E-R圖成為被全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和共同接受的統(tǒng)一的概念模型。,視圖沖突,屬性沖突屬性域沖突：屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同屬性取值單位沖突。結(jié)構(gòu)沖突同一對(duì)象在不同應(yīng)用中有不同的抽象同一實(shí)體在不同的分E-R圖中屬性不同實(shí)體之間的聯(lián)系在不同的分E-R圖中性不同命名沖突同名異義異名同義,,,