1.1 数据库概念模型设计（课件）-《MySQL数据库》同步教学（电子工业版）

项目1：部署数据库开发环境 任务1 数据模型的规划与设计 —— 数据库概念模型设计 教学目标 素质目标 知识目标 1线上线下结合，引导学习方式，培养自主学习能力； 2培养学生积极探索、勇于创新的科学素养； 3养成小组沟通协作共同学习，解决问题能力和团队合作精神； 4课程思政内容：团队协作；对社会主义价值观的认同感 1能利用讲授的课程学习方法学习本课程； 2能理解概念模型的含义，设计方法； 3能熟练正确绘制E-R图； 4会将E-R图转换为关系模式； 5会对关系模式进行优化。 能力目标 1能理解概念模型及分析设计； 2能将概念模型表现为E-R图； 教学重点 绘制E-R图实体间的联系，并确定联系的属性；绘制完整的E-R图 教学难点 绘制E-R图前三要素的确定；绘制E-R图实体间的联系，并确定联系的属性类别 教学重难点 知识储备 1.数据库系统的基本概念（知识储备） （一）信息（Information） 美国信息管理专家霍顿（F.W.Horton）给信息下的定义是：“信息是为了满足用户决策的需要而经过加工处理的数据。” 根据对信息的研究，人们普遍认同的概念是：信息是对客观世界中各种事物的运动状态和变化的反映，是客观事物之间相互联系和相互作用的表征，表现的是客观事物运动状态和变化的实质内容。 简单地说，信息是经过加工的数据，或者说，信息是数据处理的结果。 4 数据库概念模型设计 4 知识储备 1.数据库系统的基本概念（知识储备） （二）数据（Date） 数据是指对客观事件进行记录并可以鉴别的符号。在计算机科学中，数据是指所有能输入到计算机并被计算机程序处理的符号介质的总称。 信息与数据既有联系，又有区别。数据是信息的表现形式和载体，可以是符号、文字、数字、语音、图像、视频等。而信息是数据的内涵，信息是加载于数据之上，对数据进行有含义的解释。数据和信息是不可分离的，信息依赖数据来表达，数据则可以生动具体地表达出信息，并且数据只有在表达了某种信息之后才有实际意义。 互动1：数据与信息的区别，举例说明；（请1组同学回答） 5 数据库概念模型设计 5 知识储备 1.数据库系统的基本概念（知识储备） （三）数据库（Date Base，DB） 数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据指的是以一定的数据模型组织、描述和储存在一起、具有尽可能小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性的特点并可在一定范围内为多个用户共享。 数据库的特点：数据尽可能不重复，以最优方式为某个特定组织的多种应用服务，其数据结构独立于使用它的应用程序，对数据的添加、删除、修改、查询由统一软件进行管理和控制。从发展的历史看，数据库是数据管理的高级阶段，它是由文件管理系统发展起来的。 互动2：请列举出数据库在哪些场景下应用，至少举3个场景（请2组同学回答） 6 数据库概念模型设计 6 知识储备 1.数据库系统的基本概念（知识储备） （四）数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS） 数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的管理数据库的软件。其主要功能是：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理、数据库的建立和维护功能。常见的DBMS有MySQL、SQL Server、Oracle、DB2等。 7 数据库概念模型设计 7 知识储备 1.数据库系统的基本概念（知识储备） （五）数据库系统（Data Base System，DBS） 数据库系统一般由3个部分组成。 （1）硬件：构成计算机系统的各种物理设备，包括存储所需的外部设备。硬件的配置应满足整个数据库系统的需要。 （2）软件：包括操作系统、数据库管理系统及数据库和应用程序。数据库管理系统是在操作系统的支持下，在其中建立数据库，并通过应用程序对数据库进行查询调用，从而完成所需要的数据管理任务。 （3）人员：主要包括系统分析员、数据库设计人员、编程人员、数据库管理员和用户。 8 数据库概念模型设计 8 知识储备 1.数据库系统的基本概念（知识储备） （六）数据模型 数据模型是数据库中数据的存储结构，是对现实世界数据特征的抽象和对客观事物及其联系的数据描述，在数据库中用它来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。 数据模型按不同的应用层次分成三种类型：概念模型、逻辑模型和物理模型。 9 数据库概念模型设计 9 知识储备 2．数据库系统的特点（知识储备） 采用数据库系统实现对数据的管理，与人工管理和文件系统管理相比具有实现数据共享、减少数据冗余度、数据独立性、数据的集中控制、数据一致性、数据安全性和故障恢复保障的特点。 （一）实现数据共享 数据共享包含所有用户可同时存取数据库中的数据，也可以用各种方式通过接口使用数据库，并提供数据共享。 10 数据库概念模型设计 10 知识储备 2．数据库系统的特点（知识储备） （二）减少数据冗余度 同文件系统相比，由于数据库实现了数据共享，从而避免了用户各自建立应用文件。可减少大量的重复和冗余数据。 （三）数据独立性 数据的独立性包括逻辑独立性（逻辑结构和应用程序相互独立）和物理独立性（数据物理结构的变化不影响数据的逻辑结构）。 11 数据库概念模型设计 11 知识储备 2．数据库系统的特点（知识储备） （四）数据的集中控制 文件管理方式中，数据处于一种分散的状态，不同的用户或同一用户在不同处理中其文件之间毫无关系。利用数据库可对数据进行集中控制和管理，并通过数据模型表示各种数据的组织以及数据间的联系。 （五）数据一致性 数据一致性是指采用数据库系统对数据进行管理之后，可以避免以往采用人工管理和文件系统管理时可能存在数据被重复存储、分别修改从而导致数据的不一致性。 互动3：举例说明“数据一致性”（请3组同学回答） 12 数据库概念模型设计 12 知识储备 2．数据库系统的特点（知识储备） （六）数据安全性 数据的安全性是指对数据的保护，使所有用户按照规定对数据进行使用和访问，从而避免不合法的使用造成数据的泄密和破坏。 （七）故障恢复保障 由数据库管理系统提供一套方法，可及时发现故障并修复，从而防止数据被破坏。数据库系统能尽快恢复数据库系统运行时出现的故障，可能是物理上或是逻辑上的错误。比如对系统的误操作造成的数据错误等。 13 数据库概念模型设计 13 知识储备 3．概念模型（知识储备） 要将现实世界转变为机器能够识别的形式，必须经过两次抽象：第一次抽象，将现实世界抽象为信息世界，这一过程简单理解就是将人们的感知转变为语言描述的信息，第一次抽象完成了概念模型的设计；第二次抽象，将信息世界转变为机器世界，实现的是概念模型向逻辑模型的转换，这一过程简单理解就是将语言描述的信息转变为计算机能识别的数据形式。 概念模型是指按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。概念模型用于信息世界的建模，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 14 数据库概念模型设计 14 知识储备 3．概念模型（知识储备） 概念模型的表示方法很多，其中最著名最为常用的是P.P.S.Chen于1976年提出的实体-联系方法（Entity-Relationship Approach），该方法是描述现实世界概念结构模型的有效方法，简称为E-R方法，也称为E-R概念模型。E-R概念模型采用实体-联系图（E-R图）来描述现实世界。E-R图是表现概念模型的方法，是用于抽象现实世界的有力工具，通过画E-R图将实体以及实体间的联系刻画出来。 构成E-R图的3个基本要素是实体、属性和联系。 15 数据库概念模型设计 15 知识储备 3．概念模型（知识储备） （一）实体（Entity） 一般认为，从客观上可以相互区分的事物就是实体，实体可以是具体的人和物，也可以是抽象的概念与联系。在E-R图中，采用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。如学生张三是一个实体，一门课程也是一个实体。 （二）属性（Attribute） 实体所具有的某种特性，一个实体可由若干个属性来刻画。属性不能脱离实体，属性是相对实体而言的。如学生的姓名、学号、性别都是属性。 16 数据库概念模型设计 16 知识储备 3．概念模型（知识储备） （三）联系（Relationship） 联系也称关系，信息世界中反映实体内部或实体之间的关联。实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系；实体之间的联系通常是指不同实体之间的关联关系。联系的类型主要有3种，一对一联系(1 : 1)、一对多联系(1 : N)和多对多联系(M : N)。 （1）一对一联系(1 : 1) 假设有两个实体集A和B，如果A中最多有一个实体与B中的一个实体有联系，同样B中也最多有一个实体与A中的一个实体有联系，则称A和B具有一对一的联系。 17 数据库概念模型设计 17 知识储备 3．概念模型（知识储备） （2）一对多联系(1 : N) 假设有两个实体集A和B，若A中的每一个实体在B中有多个实体与之对应，反之B中每一个实体在A中至多有一个实体与之对应，则称A和B具有一对多的联系。 如某学校系部和教师，一个系部可以有多名教师，但一名教师只能属于一个系部，则系部和教师就是一对多的联系。一个专业中有若干名学生，而每个学生只在一个专业中学习，则专业与学生之间具有一对多联系。 （3）多对多联系(M : N) 对于两个实体集A和B，若A中每一个实体在B中有多个实体与之对应，反之亦然，则称A与B具有多对多联系。 互动4：对三种联系类型，分别举一个例（请4组同学回答） 18 数据库概念模型设计 18 知识储备 3．概念模型（知识储备） （2）一对多联系(1 : N) 假设有两个实体集A和B，若A中的每一个实体在B中有多个实体与之对应，反之B中每一个实体在A中至多有一个实体与之对应，则称A和B具有一对多的联系。 如某学校系部和教师，一个系部可以有多名教师，但一名教师只能属于一个系部，则系部和教师就是一对多的联系。一个专业中有若干名学生，而每个学生只在一个专业中学习，则专业与学生之间具有一对多联系。 （3）多对多联系(M : N) 对于两个实体集A和B，若A中每一个实体在B中有多个实体与之对应，反之亦然，则称A与B具有多对多联系。 19 数据库概念模型设计 19 任务实施 【任务1】绘制E-R图的实体 分析：在“学生选修课程”中，实体有两个：学生和课程。 实体在E-R图中通用的表示方式是用矩形框来表示，并在框内写上实体名。 20 数据库概念模型设计 20 任务实施 【任务2】绘制E-R图的实体属性 分析：学生实体的属性包括：学号、姓名、性别、出生日期、专业名、所在学院、联系电话、总学分和备注； 课程实体的属性包括：课程号、课程名、授课教师、开课学期、学时和学分。 属性在E-R图中通用的表示方式是用椭圆来表示，并在椭圆内写上属性名，并用下画线标注关键字，然后用无向边把实体和属性联系起来。 21 数据库概念模型设计 21 任务实施 【任务2】绘制E-R图的实体属性 22 数据库概念模型设计 22 任务实施 【任务3】绘制E-R图实体间的联系，并确定联系的属性。 分析 一般是通过某个动作来实现两个实体间的联系，所以对联系命名时，一般应用动词来命名。 在“学生选修课程”中，“学生”“课程”两个实体间的联系是“选修”，根据实际情况：一个学生可以选修多门课程，同时，一门课程也可以由多个学生选修，因此“学生”“课程”两个实体的联系类型是多对多联系(m : n)。 用菱形表示实体间的联系，在菱形内写上联系名，然后用无向边与相关实现连接起来，在无向边上注明联系的类型。 23 数据库概念模型设计 23 任务实施 【任务3】绘制E-R图实体间的联系，并确定联系的属性。 24 数据库概念模型设计 24 任务实施 【任务4】绘制完整的E-R图 分析：将实体、属性和联系组合起来形成完整的E-R图。 25 数据库概念模型设计 25 任务拓展 【拓展1】绘制班级与班长的E-R图 分析：一个班级只有一个正班长，而一个正班长属于一个班级，则班级与正班长之间具有（1：1）联系。班级的属性包括：编号，学院，年级，专业名；正班长的属性包括：姓名，学号。它们间的联系是一个“属于”关系。 26 数据库概念模型设计 26 任务拓展 【拓展2】绘制班级与学生的E-R图 分析 班级与学生，一个班级有多名学生，但一名学生只能属于一个班级，则班级和学生就是（1：n）的联系。学生的属性有学号，姓名，性别，专业名，学院，出生日期，电话和总学分等。 27 数据库概念模型设计 27 任务拓展 互动5：绘制学习管理系统的E-R图（请5组同学回答） 描述：在学生学习管理系统中： 每个学生选修若干门课程，且每个学生每选一门课只有一个成绩，学生选修课程就是（m:n）的联系，该联系名为“选修”，有一个成绩属性； 每个教师只担任一门课的教学，一门课由若干教师任教，教师讲授课程就是（1：n）的联系，该联系名为“讲授”； 一位教师可以指导多个学生，一个学生在某个时间和地点只能被一位教师指导，教师指导学生就是（1：n）的联系，该联系名为“指导”，有两个属性：时间和地点； 整个系统有三个实体：学生、课程、教师。学生实体的属性有：学号、姓名、性别、专业名；教师属性有：教工号、教师姓名、职称；“课程”属性有：课程号、课程名。 28 数据库概念模型设计 28 任务拓展 互动5：绘制学习管理系统的E-R图 29 数据库概念模型设计 29 复习： 1． 概念模型中的基本概念 2． 数据库概念模型设计； 3． 绘制E-R图：用矩形表示实体、椭圆表示属性、菱形表示联系； 4． 联系类型、关键字的确定 30 数据库概念模型设计 30 作业： 1．绘制E-R图： 情景描述：设有商店和顾客两个实体，商店属性：商店编号、商店名、地址、电话；“顾客”属性：顾客编号、姓名、地址、年龄、性别。假设一个商店有多个顾客购物，一个顾客可以到多个商店购物，顾客每次去商店购物有一个消费金额和日期。 要求画出E-R图，并注明属性和联系类型。 2．预习数据库逻辑模型设计，看微课视频1。 31 数据库概念模型设计 31 THANK YOU! $$