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任务三 逻辑结构设计

一、核心定义与任务​

逻辑结构设计的主要任务是将概念结构设计阶段得到的E-R图，转换为具体DBMS支持的数据模型（如关系模型、层次模型、网状模型），同时为不同数据处理场景生成对应的逻辑子模式。

子任务一：E-R图向关系模型的转换规则​

这是逻辑结构设计的核心环节，具体规则如下：

  1. 实体型转换 一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的码（主键）就是关系的码。 例如：“学生”实体 → 学生(学号, 姓名, 性别, 年龄, 家庭住址)。

  2. 1:1联系转换 可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。

  3. 1:n联系转换 可以转换为一个独立的关系模式，也可以与 n 端（多方）对应的关系模式合并。 合并后，联系的属性会并入 n 端的关系模式，且有时会成为 n 端主码的一部分。

  4. m:n联系转换 必须转换为一个独立的关系模式，包含双方实体的码（作为联合主键）和联系本身的属性。 例如：学生与课程的“选修”联系 → 选修(学号, 课程号, 成绩)。

  5. 多元联系转换 转换为一个独立的关系模式，包含所有参与实体的码和联系的属性。

  6. 合并规则 具有相同码的关系模式可以合并，以减少冗余。

子任务二：关系模型的优化及设计用户子模式​

1. 关系模式的优化​

优化目的是提升数据库性能，以规范化理论为指导，步骤如下：

  • 确定数据依赖：分析各属性间的依赖关系。
  • 极小化处理数据依赖：消除冗余的联系和依赖。
  • 确定范式级别：根据应用场景，对关系模式进行合并或分解（如从3NF调整为BCNF）。
  • 必要的分解：
    • 垂直分解：当一个关系属性过多、访问频率差异大时，拆分为多个关系（如把“基本信息”和“详细档案”分离）。
    • 水平分解：当关系数据量过大时，按条件拆分（如把学生分为“在校学生”和“毕业学生”）。

2. 设计用户子模式（视图）​

用户子模式通过视图实现，核心目标是提升使用便捷性与安全性：

  • 建立视图，使用符合用户习惯的别名，降低理解成本。
  • 为不同权限的用户定义不同视图，保证数据安全（如普通用户无法查看敏感字段）。
  • 对复杂查询定义视图，简化用户操作（如将多表关联查询封装为视图）。