邏輯設(shè)計(jì)的目的是將概念設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的 E - R 圖轉(zhuǎn)換為與選用的具體機(jī)器上的D B M S 所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。

5 . 物理設(shè)計(jì)：怎么做？-- 物理

物理設(shè)計(jì)也稱為物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其任務(wù)是對(duì)給定的邏輯模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，所謂數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)，主要是指數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。

物理設(shè)計(jì)的步驟如下：

(1) 設(shè)計(jì)存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)，包括記錄的組成、數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型和長(zhǎng)度，以及邏輯記錄到存儲(chǔ)記錄的映射。

(2) 確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安排。

(3) 設(shè)計(jì)訪問(wèn)方法，為存儲(chǔ)在物理設(shè)備上的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)和檢索的能力。

(4) 進(jìn)行完整性和安全性的分析與設(shè)計(jì)。

(5) 數(shù)據(jù)庫(kù)程序設(shè)計(jì)。

5.5.2 實(shí)體聯(lián)系模型到關(guān)系圖

0. 三要素

E - R 模型也稱為 E - R 圖，它是描述概念世界，建立概念模型的實(shí)用工具。

在 E - R 圖中，主要包括以下三個(gè)要素：

(1) 實(shí) 體 （型)。

實(shí)體用矩形框表示，框內(nèi)標(biāo)注實(shí)體名稱。

(2) 屬性。

單值屬性用橢圓形表示，并用連線與實(shí)體連接起來(lái)。

如果是多值屬性，在橢圓形虛線外面再套實(shí)線橢圓；

如果是派生屬性，則用虛線橢圓表示。其中，多值屬性可以有一個(gè)或者兩個(gè)以上的值，例如，學(xué)員信息數(shù)據(jù)庫(kù)中可能包含關(guān)于他們個(gè)人興趣的數(shù)據(jù)，一個(gè)學(xué)員可能有運(yùn)動(dòng)、電影、投資和烹調(diào)等多個(gè)興趣；

派生屬性是從基本屬性計(jì)算出來(lái)的屬性，例如，學(xué)員的總成績(jī)和平均成績(jī)等。

(3) 實(shí)體之間的聯(lián)系。

實(shí)體之間的聯(lián)系用菱形框表示，框內(nèi)標(biāo)注聯(lián)系名稱，并用連線將菱形框分別與有關(guān)實(shí)體相連，并在連線上注明聯(lián)系類型。例如，圖 5 4 就是某在線教育平臺(tái)系統(tǒng)的一個(gè) E - R 圖 （為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，省略了部分實(shí)體的屬性和聯(lián)系的屬性）。

1 . 聯(lián)系的類型

E- -R 圖中的聯(lián)系可以歸結(jié)為三種類型，分別是一對(duì)一聯(lián)系 、 一 對(duì)多聯(lián)系和多對(duì)多聯(lián)系。

(1) 一對(duì)一聯(lián)系（1:1)。

設(shè) A, B 為兩個(gè)實(shí)體集，若 A 中的每個(gè)實(shí)體至多和B 中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反過(guò)來(lái)，B 中的每個(gè)實(shí)體至多和A 中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，則稱A 對(duì) 對(duì) B或 或 B 對(duì) 對(duì) A 是 1:1聯(lián)系。要注意的是，1:1聯(lián)系不一定都是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可能存在著無(wú)對(duì)應(yīng)。例如，在 圖 5 4 中，一個(gè)班只有一個(gè)班主任，一個(gè)輔導(dǎo)老師不能N 時(shí)兼任兩個(gè)班的班主任，由于輔導(dǎo)老師緊缺，某個(gè)班的班主任也可能暫缺

(2) —對(duì) 多 聯(lián) 系

如 果 實(shí) 體 集 A 中的每個(gè)實(shí)體可以和B中的幾個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，而 而 B 中的每個(gè)實(shí)體至少和A 中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，則 A 對(duì) 對(duì) B M 于 1⑺聯(lián)系。例如，在圖 5-4中，一個(gè)班級(jí)有多個(gè)學(xué)員，而一個(gè)學(xué)員只能編排在一個(gè)班級(jí)，班級(jí)與學(xué)員之間的關(guān)系屬于一對(duì)多的聯(lián)系。

?(3) 多對(duì)多聯(lián)系（mTi )。

若實(shí)體集A 中的每個(gè)實(shí)體可與B 中的多個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反過(guò)來(lái)，B 中的每個(gè)實(shí)體也可以與A 中的多個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，則稱A 對(duì) 對(duì) B 或 或 B 對(duì) 對(duì) A 是 是 w力 力聯(lián)系。例如，在 圖 5 4 中，一個(gè)學(xué)員可以選修多門課程，一門課程由多個(gè)學(xué)員選修，學(xué)員和課程之間存在多對(duì)多的聯(lián)系。

2. E- -R 圖的集成

在數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中，先設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)的局部E- -R 圖，其設(shè)計(jì)過(guò)程是，首先，確定局部視圖的范圍；然后，識(shí)別實(shí)體及其標(biāo)識(shí)，確定實(shí)體之間的聯(lián)系；最后，分配實(shí)體及聯(lián)系的屬性。各子系統(tǒng)的局部E- -R 圖設(shè)計(jì)好后，下一步就是要將所有的分E- -R 圖綜合成一個(gè)系統(tǒng)的總體E- -R 圖，一般稱為視圖的集成。視圖集成通常有兩種方式，?一種方式是多個(gè)局部E- -R 圖一次集成，這種方式比較復(fù)雜，做起來(lái)難度較大；

另一種方式是逐步集成，用累加的方式一次集成兩個(gè)局部E- -R 圖。這種方式每次只集成兩個(gè)局部E- -R?圖，可以降低復(fù)雜度。
由于各子系統(tǒng)應(yīng)用所面臨的問(wèn)題不同，且通常是由不同的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行局部視圖設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致各個(gè)局部E- -R圖之間必定會(huì)存在許多不一致的問(wèn)題，稱之為沖突。因此，在合并E- -R 圖時(shí)，不能簡(jiǎn)單地將各個(gè)局部E- -R 圖M 到一起，而是必須著力消除各個(gè)局部E- -R 圖中的不一致，以形成-?個(gè)能為全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一的概念模型。

各局部E- -R 圖之間的沖突主要有三類：屬性沖突、命名沖突和結(jié)構(gòu)沖突。

(1) 屬性沖突。

屬性沖突包括屬性域沖突和屬性取值沖突。屬性沖突理論上好解決，只要換成相同的屬性就可以了，但實(shí)際上需要各部門協(xié)商，解決起來(lái)并不簡(jiǎn)單。

(2) 命名沖突。

命名沖突包括同名異義和異名同義。處理命名沖突通常也像處理屬性沖突一樣，通過(guò)討論和協(xié)商等行政手段加以解決。

(3) 結(jié)構(gòu)沖突。

結(jié)構(gòu)沖突包括同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象，以及同一實(shí)體在不同局部E- -R 圖中所包含的屬性個(gè)數(shù)和屬性排列次序不完全相同。對(duì)于前者的解決辦法是將屬性變換為實(shí)體或?qū)嶓w變換為屬性，使同一對(duì)象具有相同的抽象。對(duì)于后者的解決辦法是使該實(shí)體的屬性取各 M 部 E - R 圖中屬性的并集，再適當(dāng)調(diào)整屬性的次序。
另外，實(shí)體間的聯(lián)系在不同的局部 E - R 圖中可能為不同的類型，其解決方法是根據(jù)
應(yīng)用的語(yǔ)義對(duì)實(shí)體聯(lián)系的類型進(jìn)行綜合或調(diào)整。在初步的 E - R 閣中，可能存在一些冗余
的數(shù)據(jù)和實(shí)體間冗余的聯(lián)系。冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)庫(kù)
維護(hù)增加困難，應(yīng)當(dāng)予以消除。消除冗余的主要方法為分析方法，即以數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)
流圖為依據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)之間邏輯關(guān)系的說(shuō)明來(lái)消除冗余。有關(guān)數(shù)據(jù)字
典和數(shù)據(jù)流圖的詳細(xì)知識(shí)，將 在 11.4節(jié)中介紹。

3. E - R 圖向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換 （向關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的格式轉(zhuǎn)換）

E - R 圖向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換 用于數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)階段的工作，該階段需要將 E - R 模
型轉(zhuǎn)換為某種 D B M S 能處理的關(guān)系模式，具體轉(zhuǎn)換規(guī)則如下：

(1) 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)體的主鍵就是關(guān)系的主鍵。

(2) —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(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為?-個(gè)獨(dú)立的模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的主鍵和聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，每個(gè)實(shí)休的主鍵均是該關(guān)系的鍵屬性；如果與某一端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的主鍵和聯(lián)系本身的屬性。

(3) —個(gè)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《端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的主鍵和聯(lián)系本身的厲性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性， fft 關(guān)系的主鍵為《端實(shí)體的主鍵；如果與《端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并,則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入1端關(guān)系模式的主鍵和聯(lián)系本身的屬性。

(4) 一個(gè)聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的主鍵以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的主鍵為各實(shí)體主鍵的組合。

(5) 三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的主鍵和聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的主鍵為各實(shí)體主鍵的組合。

另外，還有4 種情況是需要特別注意的：

( 1 ) 多值屬性的處理。

如果 E - R 圖中某實(shí)體具有一個(gè)多值屬性，則應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)化，把該屬性提升為一個(gè)實(shí)體，通常稱為弱實(shí)體；或者在轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式時(shí)，將實(shí)體的主鍵與多值屬性單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)關(guān)系模式。

(2) B L O B 型屬性的處理。

典型的 B L O B 是一張圖片或一個(gè)聲音文件，由于它們的容量比較大，必須使用特殊的方式來(lái)處理。處理 B L O B 的主要思想就是讓文件處理器(例如，數(shù)據(jù)庫(kù)管理器）不去理會(huì)文件是什么，而是關(guān)心如何去處理它。因此，從優(yōu)化的角度考慮，應(yīng)采用的設(shè)計(jì)方案是將 B L O B M 性與關(guān)系的主鍵獨(dú)立為一個(gè)關(guān)系模式。

(3) 派生屬性的處理。

因?yàn)榕缮鷮傩钥捎善渌麉栃杂?jì)算得到，因此，在轉(zhuǎn)化成關(guān)系模式時(shí)，通常不轉(zhuǎn)換派生屬性。

(4) 在面向?qū)ο蟮哪Ｐ椭?/strong>，本節(jié)的關(guān)系模式就對(duì)應(yīng)類，關(guān)系模式的屬性就對(duì)應(yīng)類的屬性。