數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用（5）——邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用（5）——邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 作者：最后一只恐龍 發(fā)表時(shí)間：2007-6-27 ? 該系列計(jì)劃包括5部分：完整性約束理論及應(yīng)用、范式理論及應(yīng)用、需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文是第五部分，介紹邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，包括E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化、用戶子模式的設(shè)計(jì)等問題。 ? 1．邏輯設(shè)計(jì)概述 概念結(jié)構(gòu)是獨(dú)立于任何一種數(shù)據(jù)模型的，在實(shí)際應(yīng)用中，一般所用的數(shù)據(jù)庫環(huán)境已經(jīng)給定（如SQL Server或Oracel或MySql），本文討論從概念結(jié)構(gòu)向邏輯結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換問題。 由于目前使用的數(shù)據(jù)庫基本上都是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，因此首先需要將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，然后根據(jù)具體DBMS的特點(diǎn)和限制轉(zhuǎn)換為特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型，最后進(jìn)行優(yōu)化。 2．E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換 2.1 一個(gè)例子 E-R圖如何轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型呢？我們先看一個(gè)例子。圖2.1是學(xué)生和班級的E-R圖，學(xué)生與班級構(gòu)成多對一的聯(lián)系。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，我們可以做出這個(gè)簡單例子的關(guān)系模式： 學(xué)生（學(xué)號，姓名，班級） 班級（編號，名稱） “學(xué)生.班級”為外鍵，參照“班級.編號”取值。 這個(gè)例子我們是憑經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換的，那么里面有什么規(guī)律呢？在2.2節(jié)，我們將這些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)成一些規(guī)則，以供轉(zhuǎn)換使用。 2.2 轉(zhuǎn)換規(guī)則 (1) 一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式 一般E-R圖中的一個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。 (2) 一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。圖2.2是一個(gè)一對一聯(lián)系的例子。根據(jù)規(guī)則（2），有三種轉(zhuǎn)換方式。 (i)????????????????? 聯(lián)系單獨(dú)作為一個(gè)關(guān)系模式 此時(shí)聯(lián)系本身的屬性，以及與該聯(lián)系相連的實(shí)體的碼均作為關(guān)系的屬性，可以選擇與該聯(lián)系相連的任一實(shí)體的碼屬性作為該關(guān)系的碼。結(jié)果如下： 職工（工號，姓名） 產(chǎn)品（產(chǎn)品號，產(chǎn)品名） 負(fù)責(zé)（工號，產(chǎn)品號） 其中“負(fù)責(zé)”這個(gè)關(guān)系的碼可以是工號，也可以是產(chǎn)品號。 (ii)??????????????? 與職工端合并 職工（工號，姓名，產(chǎn)品號） 產(chǎn)品（產(chǎn)品號，產(chǎn)品名） 其中“職工.產(chǎn)品號”為外碼。 (iii)?????????????? 與產(chǎn)品端合并 職工（工號，姓名） 產(chǎn)品（產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，負(fù)責(zé)人工號） 其中“產(chǎn)品.負(fù)責(zé)人工號”為外碼。 (3) 一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。(i) 若單獨(dú)作為一個(gè)關(guān)系模式 此時(shí)該單獨(dú)的關(guān)系模式的屬性包括其自身的屬性，以及與該聯(lián)系相連的實(shí)體的碼。該關(guān)系的碼為n端實(shí)體的主屬性。 顧客（顧客號，姓名） 訂單（訂單號，……） 訂貨（顧客號，訂單號） (ii) 與n端合并 顧客（顧客號，姓名） 訂單（訂單號，……，顧客號） (4) 一個(gè)m:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。該關(guān)系的屬性包括聯(lián)系自身的屬性，以及與聯(lián)系相連的實(shí)體的屬性。各實(shí)體的碼組成關(guān)系碼或關(guān)系碼的一部分。 教師（教師號，姓名） 學(xué)生（學(xué)號，姓名） 教授（教師號，學(xué)號） (5) 一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。 與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼，以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體的碼組成關(guān)系的碼或關(guān)系碼的一部分。 (6) 具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。 (7) 有些1：n的聯(lián)系，將屬性合并到n端后，該屬性也作為主碼的一部分 這類問題多出現(xiàn)在聚集類的聯(lián)系中，且部分實(shí)體的碼只能在某一個(gè)整體中作為碼，而在全部整體中不能作為碼的情況下才出現(xiàn)（其它情況本人還沒碰到，呵呵，歡迎指教）。 比如上篇文章介紹的管理信息系統(tǒng)中訂單與訂單細(xì)節(jié)的聯(lián)系。 關(guān)于什么是聚集，2.3節(jié)介紹。 2.3 數(shù)據(jù)抽象的分類 這部分本應(yīng)在概念設(shè)計(jì)中介紹的，用到了才想起來，這里補(bǔ)充一下。 關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界的抽象，一般分為三類： （1）??????????? 分類：即對象值與型之間的聯(lián)系，可以用“is member of”判定。如張英、王平都是學(xué)生，他們與“學(xué)生”之間構(gòu)成分類關(guān)系。 （2）??????????? 聚集：定義某一類型的組成成分，是“is part of”的聯(lián)系。如學(xué)生與學(xué)號、姓名等屬性的聯(lián)系。 （3）??????????? 概括：定義類型間的一種子集聯(lián)系，是“is subset of”的聯(lián)系。如研究生和本科生都是學(xué)生，而且都是集合，因此它們之間是概括的聯(lián)系。 例：貓和動物之間是概括的聯(lián)系，《Tom and Jerry》中那只名叫Tom的貓與貓之間是分類的聯(lián)系，Tom的毛色和Tom之間是聚集的聯(lián)系。 訂單細(xì)節(jié)和訂單之間，訂單細(xì)節(jié)肯定不是一個(gè)訂單，因此不是概括或分類。訂單細(xì)節(jié)是訂單的一部分，因此是聚集。 2.4 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化 有了關(guān)系模型，可以進(jìn)一步優(yōu)化，方法為： （1）?????? 確定數(shù)據(jù)依賴。 （2）?????? 對數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余聯(lián)系（參看范式理論）。 （3）?????? 確定范式級別，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境，對某些模式進(jìn)行合并或分解。 以上工作理論性比較強(qiáng)，主要目的是設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)冗余盡量少的關(guān)系模式。下面這步則是考慮效率問題了： （4）?????? 對關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解。 如果一個(gè)關(guān)系模式的屬性特別多，就應(yīng)該考慮是否可以對這個(gè)關(guān)系進(jìn)行垂直分解。如果有些屬性是經(jīng)常訪問的，而有些屬性是很少訪問的，則應(yīng)該把它們分解為兩個(gè)關(guān)系模式。 如果一個(gè)關(guān)系的數(shù)據(jù)量特別大，就應(yīng)該考慮是否可以進(jìn)行水平分解。如一個(gè)論壇中，如果設(shè)計(jì)時(shí)把會員發(fā)的主貼和跟貼設(shè)計(jì)為一個(gè)關(guān)系，則在帖子量非常大的情況下，這一步就應(yīng)該考慮把它們分開了。因?yàn)轱@示的主貼是經(jīng)常查詢的，而跟貼則是在打開某個(gè)主貼的情況下才查詢。又如手機(jī)號管理軟件，可以考慮按省份或其它方式進(jìn)行水平分解。 2.5 設(shè)計(jì)用戶子模式 這部分主要是考慮使用方便性和效率問題，主要借助視圖手段實(shí)現(xiàn)，包括： （1）?????? 建立視圖，使用更符合用戶習(xí)慣的別名。 （2）?????? 對不同級別的用戶定義不同的視圖，以保證系統(tǒng)的安全性。 （3）?????? 對復(fù)雜的查詢操作，可以定義視圖，簡化用戶對系統(tǒng)的使用。

物理設(shè)計(jì)主要工作是選擇存取方法（索引），以及確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)，這里就不說明了。

好了，可以在你的DBMS上建表了。