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数据库系统概论_006b数据库设计之概念设计
二、修改与重构 基本任务 消除不必要的冗余,设计生成基本E-R图 合并 初步E-R图 分E-R图 可能存在冗余的数据 和冗余的实体间联系 基本E-R图 消除不必要的冗余 修改与重构(续) 1.冗余 2.消除冗余的方法 1.冗余 冗余的数据是指可由基本数据导出的数据, 冗余的联系是指可由其他联系导出的联系。 冗余数据和冗余联系容易破坏数据库的完整性,给数据库维护增加困难 并不是所有的冗余数据与冗余联系都必须加以消除,有时为了提高某些应用的效率,不得不以冗余信息作为代价。 冗余(续) 设计数据库概念结构时,哪些冗余信息必须消除,哪些冗余信息允许存在,需要根据用户的整体需求来确定。 消除不必要的冗余后的初步E-R图称为基本E-R图。 2.消除冗余的方法 分析方法 以数据字典和数据流图为依据,根据数据字典中关于数据项之间逻辑关系的说明来消除冗余。 消除冗余的方法(续) 例,教师工资单中包括该教师的基本工资、各种补贴、应扣除的房租水电费以及实发工资。 由于实发工资可以由前面各项推算出来,因此可以去掉,在需要查询实发工资时根据基本工资、各种补贴、应扣除的房租水电费数据临时生成。 消除冗余的方法(续) 如果是为了提高效率,人为地保留了一些冗余数据,则应把数据字典中数据关联的说明作为完整性约束条件。 一种更好的方法是把冗余数据定义在视图中 消除冗余的方法(续) 规范化理论 函数依赖的概念提供了消除冗余联系的形式化工具 消除冗余的方法(续) 方法 1. 确定分E-R图实体之间的数据依赖FL 。实体之间一对一、一对多、多对多的联系可以用实体码之间的函数依赖来表示。 例: 班级和学生之间一对多的联系: 学号?班级号 学生和课程之间多对多的联系: (学号,课程号) ?成绩 消除冗余的方法(续) 2. 求FL的最小覆盖GL ,差集为 D = FL-GL。 逐一考察D中的函数依赖,确定是否是冗余的联系,若是,就把它去掉。 消除冗余的方法(续) 由于规范化理论受到泛关系假设的限制,应注意下面两个问题: 1.冗余的联系一定在D中,而D中的联系不一定是冗余的; 2.当实体之间存在多种联系时要将实体之间的联系在形式上加以区分。 例P229图6.30中 部门和职工之间两种联系表示为: 负责人.职工号?部门号 部门号?负责人.职工号 泛关系假设 假设存在着一个单一的关系模式 “假设已知一个模式Sφ,它仅由单个关系模式组成,问题是要设计一个模式SD,它与Sφ‘等价’,但在某些方面更好一些” 从一个关系模式出发,而不是从一组关系模式出发实行分解 “等价”的定义也是一组关系模式与一个关系模式的“等价” 泛关系假设(续) 泛关系假设是运用规范化理论时的障碍 承认了泛关系假设,就等于承认了现实世界各实体间只能有一种联系 消除冗余,设计生成基本E-R图实例 教程P198图6-16的初步E-R图中存在着冗余数据和冗余联系: (1) 学生实体中的年龄属性可以由出生日期推算出来,属于冗余数据,应该去掉。这样不仅可以节省存储空间,而且当某个学生的出生日期有误,进行修改后,无须相应修改年龄,减少了产生数据不一致的机会。 学生:{学号,姓名,出生日期,所在系, 年级,平均成绩} 消除冗余,设计生成基本E-R图实例(续) (2) 教室实体与班级实体的上课联系可以由教室与课程之间的开设联系、课程与学生之间的选修联系、学生与班级之间的组成联系三者推导出来,因此属于冗余联系,可以消去。 消除冗余,设计生成基本E-R图实例(续) (3) 学生实体中的平均成绩可以从选修联系中的成绩属性中推算出来 由于应用中需要经常查询某个学生的平均成绩,每次都进行这种计算效率就会太低,因此为提高效率,保留该冗余数据 但定义一个触发器来保证学生的平均成绩等于该学生各科成绩的平均值。 任何一科成绩修改后,或该学生学了新的科目并有成绩后,就触发该触发器去修改该学生的平均成绩属性值。 消除冗余,设计生成基本E-R图实例(续) 教程P200图17是对图16进行修改和重构后生成的基本E-R图。 学生管理子系统的基本E-R图与教师管理子系统以及后勤管理子系统的基本E-R图合并后,生成整个学校管理系统的基本E-R图 三、验证整体概念结构 视图集成后形成一个整体的数据库概念结构,对该整体概念结构还必须进行进一步验证,确保它能够满足下列条件: 整体概念结构内部必须具有一致性,不存在互相矛盾的表达。 整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结构,包括属性、实体及实体间的联系。 整体概念结构能满足需要分析阶段所确定的所有要求。 验证整体概念结
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