任务三 逻辑结构设计
知识点
1. 逻辑结构设计的主要任务是什么？
答：逻辑结构设计的主要任务是将概念结构设计阶段的E-R图转换为具体的DBMS支持的某种数据模型，包括层次模型、网状模型和关系模型。与此同时，可能还需为各种数据处理应用领域产生相应的逻辑子模式。
2. E-R图向关系模型转换的基本规则有哪些？
答：E-R图向关系模型的转换规则有7条：
- 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，实体的码就是关系的码
- 一个1:1联系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
- 一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并
- 一个m:n联系可以转换为一个独立的关系模式
- 一个多元联系可以转换为一个独立的关系模式
- 具有相同码的关系模式可以合并
- 有些1:n的联系，将属性合并到n端后，该属性也作为主码的一部分
3. 1:1联系如何转换为关系模式？
答：一个1:1联系可以有两种转换方式：
- 转换为独立的关系模式：联系的属性和两端实体的码作为该关系模式的属性，两端实体的码均可作为候选码
- 与任意一端对应的关系模式合并：将联系的属性加入到任意一端实体的关系模式中，同时将另一端实体的码作为外键加入
4. 1:n联系如何转换为关系模式？
答：一个1:n联系可以有两种转换方式：
- 转换为独立的关系模式：联系的属性和两端实体的码作为该关系模式的属性，n端实体的码作为该关系模式的主码
- 与n端对应的关系模式合并：将联系的属性和1端实体的码加入到n端实体的关系模式中
5. m:n联系如何转换为关系模式？请举例说明。
答：一个m:n联系必须转换为一个独立的关系模式，该关系模式的属性包括两端实体的码和联系自身的属性，两端实体的码组合作为该关系模式的主码。
例如：学生与课程之间是m:n联系（选修），转换为关系模式：
- 学生（学号，姓名，性别，年龄，家庭住址）
- 课程（课程号，课程名，课时）
- 选修（学号，课程号，成绩）—— 学号和课程号组合为主码
6. 什么是关系模式的优化？为什么要优化？
答：数据库逻辑设计的结果不是唯一的。为了进一步提高数据库应用系统的性能，通常以规范化理论为指导，根据应用适当地修改、调整关系数据库的结构，这就是关系模式的优化。
需要优化的原因：直接从E-R图转换得到的关系模式可能存在数据冗余、更新异常等问题，需要通过规范化理论进行优化调整。
7. 关系模式优化的方法有哪些？
答：关系模式优化的方法包括：
- 确定数据依赖：分析各属性间的函数依赖关系
- 极小化处理：对数据依赖进行极小化处理，消除冗余联系
- 确定范式级别：根据应用环境，对某些模式进行合并或分解
- 必要分解：对关系模式进行垂直分解或水平分解
8. 什么是垂直分解？什么情况下使用？
答：垂直分解是将一个关系模式的属性按访问频率拆分为多个关系模式。如果一个关系模式的属性特别多，就应该考虑是否可以对这个关系进行垂直分解。如果有些属性是经常访问的，而有些属性是很少访问的，则应该把它们分解为两个关系模式。
9. 什么是水平分解？什么情况下使用？
答：水平分解是将一个关系模式的数据按行拆分为多个关系模式。如果一个关系的数据量特别大，就应该考虑是否可以进行水平分解。例如，学生关系模式中数据庞大，可以将学生关系水平分割为在校学生和毕业学生两个关系。
10. 设计用户子模式的目的是什么？有哪些方法？
答：设计用户子模式主要考虑使用方便性和效率问题，主要借助视图手段实现：
- 建立视图，使用更符合用户习惯的别名：让字段名更贴近用户的业务术语
- 对不同级别的用户定义不同的视图，以保证系统的安全性：限制用户只能看到其权限范围内的数据
- 对复杂的查询操作定义视图，简化用户对系统的使用：将复杂的多表连接查询封装为视图
11. 具有相同码的关系模式如何处理？
答：具有相同码的关系模式可以合并。当多个关系模式具有相同的主码时，说明它们描述的是同一个实体的不同方面，可以合并为一个关系模式，将所有属性合并在一起。合并后可以减少连接操作，提高查询效率。
12. 多元联系如何转换为关系模式？
答：一个多元联系（涉及三个或以上实体的联系）可以转换为一个独立的关系模式。该关系模式的属性包括所有参与实体的码以及联系自身的属性，所有参与实体的码组合作为该关系模式的主码（或主码的一部分）。