第 13 章　数据库设计基础

学习目标

• 区分数据库、数据库管理系统和数据库系统。
• 阅读实体联系模型并转换为关系。
• 识别选择、投影、连接和集合运算。
• 按需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计描述数据库设计过程。

1. 三个基本概念

• 数据库：长期存储、有组织、可共享的数据集合。
• 数据库管理系统：定义、操作、管理和维护数据库的系统软件。
• 数据库系统：由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户组成。

数据库管理系统属于系统软件，数据库本身是被管理的数据集合。

2. E-R 图

实体联系模型用实体、属性和联系描述现实世界：

• 实体：客观存在并可区分的事物，例如学生、课程。
• 属性：实体的特征，例如学号、姓名。
• 联系：实体之间的关系，例如学生“选修”课程。

联系类型有一对一、一对多和多对多。矩形表示实体，椭圆表示属性，菱形表示联系。

把 E-R 图转换为关系时，一个实体转换为一张关系表。多对多联系通常单独转换为一张表，表中包含双方主键及联系自身的属性。

3. 关系运算

• 选择：按条件筛选行。
• 投影：选择指定列。
• 连接：按相关字段组合两张表中的行。
• 并、交、差：处理结构兼容的两个关系。

例如，从学生表中找出成绩不少于 60 的记录是选择；只显示姓名和成绩两列是投影。

4. 规范化

规范化减少数据冗余和更新异常。考试中重点识别：

• 第一范式：字段值不可再分。
• 第二范式：在第一范式基础上，非主属性完全依赖于全部主键。
• 第三范式：在第二范式基础上，非主属性不传递依赖于主键。

如果一个字段既依赖主键、又依赖另一个非主属性，就应检查是否违反第三范式。

5. 设计步骤

• 需求分析：收集用户需要保存和查询的数据。
• 概念设计：绘制 E-R 图，不依赖具体数据库产品。
• 逻辑设计：把 E-R 图转换为关系模式并规范化。
• 物理设计：确定存储结构、索引和访问方式。

概念设计先于逻辑设计，不能一开始就用某个数据库产品的存储参数代替用户需求。

本章练习

• 说明数据库和数据库管理系统的区别。
• 把“学生选修课程”的多对多联系转换为关系表。
• 判断筛选行和选择列分别属于哪种关系运算。
• 按正确顺序排列数据库设计的四个阶段。

本章小结

• 数据库是数据集合，数据库管理系统是管理软件，数据库系统是整体环境。
• E-R 图描述实体、属性和联系，再转换为关系表。
• 选择处理行，投影处理列，连接组合多张表。
• 数据库设计依次完成需求、概念、逻辑和物理四个阶段。