1.2 數據庫設計

1.2.1概念結構設計

通常，把每一類數據對象的個體稱為“實體”，而每一類對象個體的集合稱為“實體集”，因此，在學生成績管理系統中主要涉及“學生”和“課程”兩個實體集。

其他非主要的實體可以很多，如班級、班長、任課教師、輔導員等實體。把每個實體集涉及的信息項稱為屬性。就“學生”實體集而言，它的屬性有：學號、姓名、性別、出生時間、專業、總學分和備注。“課程”實體集屬性有：課程號、課程名、開課學期、學時和學分。

實體集中的實體彼此是可區別的。如果實體集中的屬性或最小屬性組合的值能唯一標識其對應實體，則將該屬性或屬性組合稱為碼。對于每一個實體集，可指定一個碼為主碼。

如果用矩形框表示實體集，用帶半圓的矩形框表示屬性，用線段連接實體集與屬性，當一個屬性或屬性組合指定為主碼時，在實體集與屬性的連接線上標記一斜線，則可以用圖1.4描述學生成績管理系統中的實體集及每個實體集涉及的屬性。

實體集A和實體集B之間存在各種關系，通常把這些關系稱為“聯系”。通常將實體集及實體集聯系的圖表示稱為實體（Entity）-聯系（Relationship）模型。

E-R圖就是E-R模型的描述方法，即實體-聯系圖，通常，關系數據庫的設計者使用E-R圖來對信息世界建模。在E-R圖中，使用矩形表示實體型，使用橢圓表示屬性，使用菱形表示聯系。從分析用戶項目涉及的數據對象及數據對象之間的聯系出發，到獲取E-R圖的這一過程，稱為概念結構設計。

兩個實體集A和B之間的聯系可能是以下三種情況之一。

1．一對一的聯系（1 : 1）

A中的一個實體至多與B中的一個實體相聯系，B中的一個實體也至多與A中的一個實體相聯系。例如，“班級”與“正班長”這兩個實體集之間的聯系是一對一的聯系，因為一個班級只有一個正班長，反過來，一個正班長只屬于一個班級。“班級”與“正班長”兩個實體集的E-R模型如圖1.5所示。

2．一對多的聯系（1 : n）

A中的一個實體可以與B中的多個實體相聯系，而B中的一個實體至多與A中的一個實體相聯系。例如，“班級”與“學生”這兩個實體集之間的聯系是一對多的聯系，因為，一個班級可有若干學生，反過來，一個學生只能屬于一個班級。“班級”與“學生”兩個實體集的E-R模型如圖1.6所示。

3．多對多的聯系（m : n）

A中的一個實體可以與B中的多個實體相聯系，而B中的一個實體也可與A中的多個實體相聯系。例如，“學生”與“課程”這兩個實體集之間的聯系是多對多的聯系，因為，一個學生可選多門課程，反過來，一門課程可被多個學生選修。“學生”與“課程”兩個實體集的E-R模型如圖1.7所示。

1.2.2 邏輯結構設計

用E-R圖描述學生成績管理系統中實體集與實體集之間的聯系，目的是以E-R圖為工具，設計關系型的數據庫，即確定應用系統所使用的數據庫應包含哪些表，每個表的結構是怎樣的。前面已介紹了實體集之間的聯系，下面將介紹根據聯系從E-R圖得到關系模式的方法。

1.1 : 1聯系的E-R圖到關系模式的轉換

1∶1的聯系既可單獨對應一個關系模式，也可以不單獨對應一個關系模式。

（1）聯系單獨對應一個關系模式，則由聯系屬性、參與聯系的各實體集的主碼屬性構成關系模式，其主碼可選參與聯系的實體集的任一方的主碼。

例如，對于圖1.5描述的“班級（BJB）”與“正班長（BZB）”實體集通過屬于（SYB）聯系E-R模型，可設計如下關系模式（下橫線表示該字段為主碼）：

BJB（班級編號，院系，專業，人數）

BZB（學號，姓名）

SYB（學號，班級編號）

（2）聯系不單獨對應一個關系模式，聯系的屬性及一方的主碼加入另一方實體集對應的關系模式中。

例如，對于圖1.5描述的“班級（BJB）”與“正班長（BZB）”實體集通過屬于（SYB）聯系E-R模型，可設計如下關系模式：

BJB（班級編號，院系，專業，人數）

BZB（學號，姓名，班級編號）

或者

BJB（班級編號，院系，專業，人數，學號）

BZB（學號，姓名）

2.1 : n聯系的E-R圖到關系模式的轉換

1∶n的聯系既可單獨對應一個關系模式，也可以不單獨對應一個關系模式。

（1）若聯系單獨對應一個關系模式，則由聯系的屬性、參與聯系的各實體集的主碼屬性構成關系模式，n端的主碼作為該關系模式的主碼。

例如，對于圖1.6描述的“班級（BJB）”與“學生（XSB）”實體集E-R模型，可設計如下關系模式：

BJB（班級編號，院系，專業，人數）

XSB（學號，姓名，性別，出生時間，專業，總學分，備注）

SYB（學號，班級編號）

（2）若聯系不單獨對應一個關系模式，則將聯系的屬性及1端的主碼加入 n 端實體集對應的關系模式中，主碼仍為n端的主碼。

例如，對于圖1.6描述的“班級（BJB）”與“學生（XSB）”實體集E-R模型，可設計如下關系模式：

BJB（班級編號，院系，專業，人數）

XSB（學號，姓名，性別，出生時間，專業，總學分，備注，班級編號）

3.m : n聯系的E-R圖到關系模式的轉換

m : n的聯系單獨對應一個關系模式，該關系模式包括聯系的屬性、參與聯系的各實體集的主碼屬性，該關系模式的主碼由各實體集的主碼屬性共同組成。

例如，對于圖1.7描述的“學生（XSB）”與“課程（KCB）”實體集之間的聯系可設計如下關系模式：

XSB（學號，姓名，性別，出生時間，專業，總學分，備注）

KCB（課程號，課程名稱，開課學期，學時，學分）

CJB（學號，課程號，成績）

關系模式CJB的主碼是由“學號”和“課程號”兩個屬性組合起來構成的一個主碼，一個關系模式只能有一個主碼。

至此，已介紹了根據E-R圖設計關系模式的方法，通常這一設計過程稱為邏輯結構設計。

在設計好一個項目的關系模式后，就可以在數據庫管理系統環境下，創建數據庫、關系表及其他數據庫對象，輸入相應數據，并根據需要對數據庫中的數據進行各種操作。

1.2.3 數據庫物理設計

數據的物理模型指數據的存儲結構，如對數據庫物理文件、索引文件的組織方式、文件的存取路徑，內存的管理等。物理模型對用戶是不可見的，它不僅與數據庫管理系統有關，還與操作系統甚至硬件有關。