第1章簡單專案「學生成績管理系統」的分析和資料庫設計
1．1 概述
一、資料庫設計的基本步驟
1 、需求分析 2、概念結構設計 3、邏輯結構設計
4 、物理結構設計 5、資料庫實施 6、資料庫執行和維護
1、需求分析階段
進行資料庫設計首先必須準確了解與分析使用者需求（包括資料和處理）。需求分析是整個設計過程的基礎，是最困難、最耗費時間的一步。作為「地基」的需求分析是否做得充分與準確，決定了在其上構建資料庫大廈的速度與質量。
需求分析做得不好，甚至會導致整個資料庫設計返工重做。
2、概念結構設計階段
概念結構設計是整個資料庫設計的關鍵，它通過
對使用者需求進行綜合、歸納與抽象，形成乙個獨立於具體dbms（database management system）的概念模型。
3、邏輯結構設計階段
邏輯結構設計是將概念結構轉換為某個dbms所支援的資料模型，並對其進行優化。
4、物理結構設計階段
物理設計是為邏輯資料模型選取乙個最適合應用環境的物理結構（包括儲存結構和儲存方法）。
二、本課程中「學生成績管理系統」的功能需求
資料庫應用專案——學生成績管理系統
該系統執行時的各個使用者介面：
1.2 概念模型
為了把現實世界中的具體事物抽象、組織為某個dbms支援的資料模型，人們常常首先將現實世界抽象為資訊世界，然後將資訊世界轉換為機器世界。資訊世界的模型就是概念模型。如圖：
一、資訊世界中的基本概念
資訊世界涉及的基本概念主要有：
（1）實體
客觀存在並可互相區別的事物稱為實體。實體可
以是具體的人、事、物。也可以是抽象的概念和聯絡。例如，乙個職工、乙個學生、乙個部門、一門課、學生的一次選課、部門的一次訂貨等。
（2）屬性
實體所具有的某一特性稱為屬性。乙個實體可以有若干個屬性來刻畫。例如，學生實體可以由學號、姓名、性別、出生年月、所在院系、入學時間等屬性組成。
（94002268，張三，男，197605，計算機系，1994）這些屬性組合起來表徵了乙個學生。
（3）碼（key）
唯一標識實體的屬性集稱為碼。例如學號是學生的碼。
（4）域
域是一組具有相同資料型別的值的集合。屬性的取值範圍來自某個域。例如，學號的域為8位整數，姓名的域為字串集合。
（5）實體型
具有相同屬性的實體必然具有相同的特徵和性質。用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱為實體型。例如，學生實體型為：
學生（學號，姓名，性別，出生年月，所在院系，入學時間）
（6）實體集
同一型別實體的集合稱為實體集。例如全體學生就是乙個實體集。
（7）聯絡
在現實世界中，事物內部以及事物之間是有聯絡的，這些聯絡在資訊世界中反映為實體（型）內部的聯絡和實體（型）之間的聯絡。實體內部的聯絡通常是指組成實體的各屬性之間的聯絡；實體之間的聯絡通常是指不同實體集之間的聯絡。
二、兩個實體型之間的聯絡
兩個實體之間的聯絡可以分為三種：
（1）一對一聯絡（1：1）
如果對於實體集a中的每乙個實體，實體集b中至多有乙個（也可以沒有）實體與之聯絡，反之亦然，則稱實體集a與實體集b具有一對一聯絡。
（2）一對多聯絡
如果對於實體集a中的每乙個實體，實體集b中有n個實體（n>0）與之聯絡、反之，對於實體集b中的每乙個實體，實體集a中至多只有乙個實體與之聯絡，則稱實體集a與實體集b具有一對多聯絡。
（3）多對多聯絡
如果對於實體集a中的每乙個實體，實體集b中有n個實體（n>0）與之聯絡、反之，對於實體集b中的每乙個實體，實體集a中也有m個實體（m>0）與之聯絡，則稱實體集a與實體集b具有多對多聯絡。
三、兩個以上實體型之間的聯絡
四、兩個實體型內的聯絡
五、概念模型的一種表示方法：實體——聯絡方法
1.3 關係模型
1.3.1關係的直觀解釋和相關概念
下列表為關係的直觀表現：
表1—2 課程資訊表資料
表1—2 課程資訊表結構
表1—4 政治面貌**表
表1—4 政治面貌**表結構
表1—8 成績表3
表1—8 成績表表結構
表1—9 學生基本資訊表2
表1—9 學生基本資訊表結構
1.3.2 關係中的基本概念和實體中基本概念對比如下表
1.4 概念模型轉換為關係模型的規則
e—r圖向關係模型的轉換要解決的問題是如何將實體型和實體間的聯絡轉換為關係模型，如何確定這些關係的屬性和碼。
關係模型的邏輯結構是一組關係模式的集合。e—r圖則是由實體型、實體的屬性和實體型之間的聯絡3個要素組成的。所以將e—r圖轉換為關係模型實際上就是要將實體型、實體的屬性和實體間的聯絡轉換為關係模式，這種轉換一般遵循如下規則：
規則1（實體的轉換）：每個實體轉換為乙個關係模式。實體的屬性轉換為該關係的字段，實體的主碼轉換為該關係的主鍵。
列如：下列實體型轉換為關係模式為：
學生（學號，姓名，性別，出生日期，專業，入學成績，貸款否）
其中：主鍵是學號
規則2（1:1聯絡）：乙個1:
1聯絡可以轉換為乙個獨立的關係模式，也可以與任意一端對應的關係模式合併。如果轉換為乙個獨立的模式，則與該聯絡相連的各實體的碼以及聯絡本身的屬性均轉換為關係的屬性，每個實體的碼均是該關係的候選碼。如果與某一端實體對應的關係模式合併，則需要在該關係模式的屬性中加入另乙個關係模式的碼和聯絡本身的屬性。
111可以轉換的關係模式為：
一、獨立模式：
學生（學號，姓名，年齡，性別，）
擁有（學號，卡號，訪問數）
校園卡（卡號，姓名，部門）
二、合併模式
學生（學號，姓名，年齡，性別，卡號，訪問數）
校園卡（卡號，姓名，部門）
或者為：
學生（學號，姓名，年齡，性別，）
校園卡（卡號，姓名，部門，學號，訪問數）
規則3（1：n聯絡）：乙個1：
n聯絡可以轉換為乙個獨立的關係模式，也可以與n端對應的關係模式合併。如果轉換為乙個獨立的關係模式，則與該聯絡相連的各實體的碼以及聯絡本身的屬性均轉換為關係的屬性，而關係的碼為n端實體的碼。n1
可以轉換的關係模式為：
一、獨立模式：
學生（學號，姓名，性別，班級，出生日期）
擁有（學號，政治面貌id）
政治面貌（政治面貌id，政治面貌名稱）
二、合併模式
學生（學號，姓名，性別，班級，出生日期, 政治面貌id）
政治面貌（政治面貌id，政治面貌名稱）
規則4（m：n聯絡）：乙個m：n聯絡轉換為乙個關係模式。與該聯絡相連的各實體的碼以及聯絡本身的屬性均轉換為關係的屬性，各實體的碼組成關係的碼或關係碼的一部分。
m n
可以轉換的關係模式為：
學生（學號，姓名，性別，班級，出生日期，班主任，課程id，成績）
課程（課程id，課程名稱，學時，學分）
學習（學號，課程id，姓名，成績）
可以轉換的關係模式為：
學生（學號，姓名，性別，出生日期，專業，入學成績，貸款否）
課程（課程號，課程名，，周學時，學分）
選課（學號，課程號，平時，期中，期末，總成績）
2.3.2實體完整性（entity integrity）
規則2.1 實體完整性規則若屬性（指乙個或一組屬性）a是基本關係r的主屬性，則a不能取空值。
所謂空值（null value）就是「不知道」或「不存在」的值。
例如，在學生關係中，學號不能取空值。
按照實體完整性規則的規定，基本關係的主碼都不能取空值。如果主碼由若干屬性組成，則所有這些主屬性都不能取空值。例如學生選課關係—選修（學號，課程號，成績）中，「學號、課程號」為主碼，則「學號」和「課程號」兩個屬性都不能取空值。
對於實體完整性規則說明如下：
（1）實體完整性規則是針對基本關係而言的。乙個基本表通常對應現實世界的乙個實體集。例如學生關係對應於學生的集合。
（2）現實世界中的實體是可區分的，即它們具有某種唯一性表示。例如每個學生都是獨立的個體，是不一樣的。
（3）相應地，關係模型中以主碼作為唯一性標識。
（4）主碼中的屬性即主屬性不能取空值。如果主屬性取空值，就說明存在某個不可標識的實體，即存在不可區分的實體，這與第(2)點相矛盾，因此這個規則稱為實體完整性。2.
3.3 參照完整性（referential integrity）
現實世界中的實體之間往往存在某種聯絡，在關鍵模型中實體及實體間的聯絡都是用關係來描述的。這樣就自然存在著關係與關係間的引用。先來看3個例子。
[例1] 學生實體和專業實體可以用下面的關係來表示，其中主碼用下劃線標識：
學生（學號，姓名，性別，專業號，年齡）
Access歸納總結
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