数据库设计原理介绍

数据库原理介绍技术创新，变革未来朱蕾蕾2800王伟4900于佳佳61200………姓名级别工资分组讨论有什么问题朱蕾蕾21700王伟42800于佳佳63850……490051000姓名级别级别工资分组讨论有什么问题朱蕾蕾王老师英语朱蕾蕾李老师数学于佳佳王老师数学于佳佳王老师计算机王伟陈老师英语学生教师课程王伟李老师英语分组讨论为什么会这样学生教师学生课程朱蕾蕾王老师王老师英语朱蕾蕾英语朱蕾蕾李老师李老师数学朱蕾蕾数学于佳佳王老师王老师数学于佳佳数学王伟陈老师王老师计算机于佳佳计算机陈老师英语教师课程王伟李老师王伟英语李老师英语分组讨论为什么会这样朱蕾蕾王老师英语*朱蕾蕾王老师数学*朱蕾蕾李老师英语朱蕾蕾李老师数学于佳佳王老师数学于佳佳王老师计算机王伟陈老师英语学生教师课程王伟李老师英语分组讨论为什么会这样第2章数据库设计原理•2.1为什么要数据库设计•2.2数据库概念设计•2.3数据库设计的框架•2.4数据库的等价性•2.5其他问题1）现实数据表格的转换2.1为什么要数据库设计成绩单学号：100234姓名：韦大宝班级：9624_102课名成绩学分学时操作系统85352数据结构90468C语言98352经济法75234学号姓名班级课名成绩学分学时学号姓名班级学号课名成绩课名学分学时哪个数据库设计更好呢？？1）现实数据表格的转换2.1为什么要数据库设计例2.1某厂有4000名职工，有8级工资，工资额也相应分为8个等级，即一个人的工资级别就决定了他的工资额朱蕾蕾2800王伟4900于佳佳61200………姓名级别工资2.1为什么要数据库设计2）数据操作异常•修改异常：例如有一个修改要求为：“朱丽涨了一级工资”，则操作员必须修改“级别”和“工资”两个属性值。若操作员只修改了“级别”而未修改“工资”，就会出现3级工只拿2级工资的异常现象；若操作员本人不知道3级工的工资，并且数据库中当前也没有一个人是3级工，则他就无法完成这一修改。这些称为修改异常。•插入异常：例如要插入“李明，5级”这样一条记录，若当前库中无5级工资的人员记录，就不知道5级工的工资额，从而不能完成这一插入要求；另外，当库中某个级别（如：5级）没有职工时，则“5级的工资额为1000元”这样的信息就不能插入。这些称为插入异常。•删除异常：设当前库中只有朱丽一人是2级工，这时如果要完成删除要求“朱丽调走了”，就会丢失“2级，800元”这一信息。这称为删除异常。2.1为什么要数据库设计2）数据操作异常朱蕾蕾21700王伟42800于佳佳63850……490051000姓名级别级别工资不再有数据操作异常!2.1为什么要数据库设计2）数据操作异常朱蕾蕾21700王伟42800于佳佳63850……490051000姓名级别级别工资不再有数据操作异常!分别代表什么含义？？2.1为什么要数据库设计3）关系表的意义学号姓名班级课名成绩学分学时学号姓名班级学号课名成绩课名学分学时分别代表什么含义？？2.1为什么要数据库设计3）关系表的意义朱蕾蕾王老师英语朱蕾蕾李老师数学于佳佳王老师数学于佳佳王老师计算机王伟陈老师英语学生教师课程王伟李老师英语4）运行在错误数据库上的系统2.1为什么要数据库设计学生教师学生课程朱蕾蕾王老师王老师英语朱蕾蕾英语朱蕾蕾李老师李老师数学朱蕾蕾数学于佳佳王老师王老师数学于佳佳数学王伟陈老师王老师计算机于佳佳计算机陈老师英语教师课程王伟李老师王伟英语李老师英语4）运行在错误数据库上的系统2.1为什么要数据库设计朱蕾蕾王老师英语*朱蕾蕾王老师数学*朱蕾蕾李老师英语朱蕾蕾李老师数学于佳佳王老师数学于佳佳王老师计算机王伟陈老师英语学生教师课程王伟李老师英语4）运行在错误数据库上的系统2.1为什么要数据库设计持久化UML对象的持久化XML数据的持久化其他数据的持久化5）持久化2.1为什么要数据库设计2.2概念设计应用系统所需要处理的数据对象概念模式逻辑模式（模式）外模式A外模式B内模式转换映射映射数据库设计的工作内容2.2概念设计没有概念设计的的情形应用体数据世界关系数据库网状数据库层次数据库逻辑数据库设计其他数据模型•只能考虑有限的数据结构类型•不得不考虑对记录的存取路径•不得不考虑如何有效地检索与更新•用户不能理解没有概念设计就会有如下难点2.2概念设计应用体数据世界关系数据库网状数据库层次数据库概念数据库模式概念设计逻辑设计2.2概念设计有概念设计的的情形其他数据模型2.2概念设计数据建模:ER模型职工工作工号车间姓名实发额其他工资额级别工作时间利润产值成本车间号车间名M1ER模型是P.P.Chen于1976年提出的，是用ER图来表示未来系统所用到的数据和数据之间的联系。ER图的基本元素是实体、联系和属性，ER模型是一种数据模型，由于它是现实世界数据在信息世界概念上的反映，不涉及具体的DBMS或计算机世界，所以又称ER模型为概念模型。2.2概念设计讲翻译懂的数据建模:语义对象模型职工名册视图系名学生名册视图系名系ID系名1.1校园地址大楼1.1办公室1.1电话号码1.1FAX号码1.1学生学生教授教授学院0.11.N1.N1.1语义对象也是指应用体中客观存在的事物，但语义对象还考虑了用户数据的语义。数据建模:UML模型一种面向对象的软件开发模型,要考虑对象的持久化数据建模:XML模型一门新兴的面向Internet应用的标记语言，如果没有合适的XML数据库系统,就要考虑XML数据的持久化2.2概念设计完备性问题没有模型能够完全表达现实数据世界;正确性(或等价性)问题不能确定一个概念模型是否正确表达了一个给定的现实数据集;概念建模的局限性2.2概念设计的必要性2.3数据库设计的框架建立一个冗余少、易维护、便于使用的数据库。易维护包括无各种操作异常现象发生，并且数据库的安全性、一致性、完整性也有保障；便于使用除了指用起来方便以外还包括具有较高的存取效率。1）数据库设计的主要目标2.3数据库设计的框架•规划阶段－－可行性、必要性•需求阶段－－收集信息需求和操作需求•概念设计阶段－－概念模型•逻辑设计阶段－－逻辑模型(关系模式、化、外模式)•物理设计阶段－－数据库存储结构、索引、存取路径等(内模式)•实现阶段•运行维护阶段2）数据库生命周期•信息需求：定义未来系统所用到的所有信息。它描述了数据之间本质上、概念上的联系，包括数据之间的相互依赖和数据的各种约束等。•操作需求：定义未来系统所用到的数据处理操作、包括操作执行的频率、时间、操作与数据的联系。2.3数据库设计的框架2）数据库生命周期2.3数据库设计的框架3）数据库设计的框架外模式B应用系现实的数据世界内模式逻辑模式(规范化)概念模式外模式A转换映射映射逻辑模式(初步)①②③④规范化外模式B应用系现实的数据世界内模式逻辑模式(规范化)概念模式外模式A转换映射映射逻辑模式(初步)①②③④规范化2.3数据库设计的框架4）运用的方法•ER方法•语义对象方法•规范化方法(消除数据依赖--操作异常--数据冗余--数据间联系模式分解)•转换与映射(持久化)2.4数据库的等价性1）等价的意义一个数据库可能是错的：数据库中的数据和现实数据不等价但因为概念建模阶段不能保证完备性和正确性，数据等价是没有保证的所以，我们希望的是在数据库设计阶段不要放大这种错误2.4数据库的等价性•数据等价是一种需求•数据库等价是这种需求的具体表现•数据模式等价是数据库等价的实现方式1）等价的意义一个数据库设计方法的各个阶段产生的数据模式等价，则这个数据库设计方法才是好的2.4数据库的等价性2）等价性的定义----数据库变换数据库2数据库1•（<数据库1>）=<数据库2>•一个关系数据库是<r(U)，F>的有限集，其中，r={r1(X1)，r2(X2)，…，rn(Xn)}；U=X1X2…Xn；F是约束的集合{C1，C2，…，Cn}。设S1和S2是两个数据库，一个数据库变换是S1到S2的一个映射，由于数据库有两部分，所以该映射也有两部分。•：r和c•（<r,F>）=<r（<r,F>）,c（<r,F>）>2.4数据库的等价性2）等价性的定义----数据库变换2.4数据库的等价性2）等价性的定义----数据库等价数据库2数据库1（<数据库1>）=<数据库2>（<数据库2>）=<数据库1>两个数据库DB和DB是等价的当且仅当存在完全映射和，满足：•将DB的一致数据库状态映射到DB的一致数据库状态；将DB的一致数据库状态映射到DB的一致数据库状态。•((DB))=DB并且((DB))=DB。•对任何DB的数据库状态，保持了DB的属性值；对任何DB的数据库状态，保持了DB的属性值2.4数据库的等价性2）等价性的定义----数据库等价2.4数据库的等价性设RS和RS是两个数据模式，DB和DB是在RS和RS定义下建立的任意数据库。如果DB和DB是等价的，那么就称RS和RS是等价的。2）等价性的定义----模式等价2.4数据库的等价性3）等价性的实现目前只能是关系数据库（良好的理论基础）•关系数据库变换•关系模式分解•模式规范化方法保持函数依赖和无损连接性UML类图对象对象访问面向对象系统开发对象持久化框架元数据映射对象持久化对象访问实现关系数据库逻辑模式元组或表元组或表关系数据库及其管理系统2.4数据库的等价性4）对象持久化的等价性数据属性方法属性伴随属性（键）2.4数据库的等价性5）不可能保证等价性的方面其他环节还没有办法保证其他类型的数据库还没有办法保证•这是数据库设计理论的问题•也是软件开发的问题2.5其他问题数据库保护•数据库备份与恢复•完整性•并发控制、触发器、事务•安全性（用户标识、、数据分级）•建立私有数据库操作错误恶意访问自然灾害2.5其他问题数据库性能•规范化与性能的矛盾•操作需求的作用•视图与视图更新•报表与数据展现•日志与数据库•数据库性能调优2.5其他问题遗留数据库•越来越多的遗留数据库•遗留数据库有很多数据都要继续使用•没有文档,可以考虑逆向工程•数据抽取•遗留数据库不是数据库备份•遗留数据库重建的代价2.5其他问题数据字典•通过名字能方便地查阅概念或术语定义。•能单独描述每个概念。•定义的书写方法简单方便而且严格。•容易更新和修改。•所有内容是当前的。•对于同样的概念，不同的用户使用了不同的名字。•一个分析员在不同时期对同一个概念使用了不同的名字。•两个分析员对同一个概念使用了不同的名字。2.5其他问题数据字典1.除了本章的五种需要数据库设计的原因之外，还有那些原因?2.概念设计就是对现实数据世界的建模。能否设计一种建模文本（TEXT）数据的建模方法？允许做出一些限制，使该建模方法具有完备性和正确性。3.各种概念设计方法能够相互转换吗？如果不能，那么分析它们之间的表达能力，如果能，那么给出转换方法。4.比较软件生命周期和数据库生命周期，分析讨论数据库系统开发方法应如何将二者有效地结合。5.用实例分析讨论数据库等价性的各个方面。6.举例说明，随意在关系数据库中添加关系表的危险性。7.除了本章提到的，在实际数据库设计中还有哪些原理性工作？或者还有哪些工作经验可以抽象成设计原理或设计原则。8.如何定义对象持久化的等价性？如何实现对象持久化的等价性？思考题二001110101001010101001011001010101010010101001010100101001100110101011010101010101010110010100101010011111010100010100010001001111101010010100101000000010010101001010011010010101001010100001001010110010111111001010101001010010101010010101000101001010010101001010100101010111110100101001011111\01001101001010100101101010100111001001010101001001010111110100100101001110010100101010010100101011100100101010001101001010101010010000111www.datascience.cnwww.datascience.cnwww.datascience.cnAAAAGAACCCCCTCTGTGGTTTAGGCTCTTGCGGGTCATTTGTGTCTGTCGTTTCCCTATATTATATATCCGTATATGGTGTCCCTCTTTATCTCCCT有一些内容来自于互联网或其他资料中感谢这些资料的制作者和相关网站谢谢！