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1、第第5章 数据库系统设计章 数据库系统设计 南京航空航天大学自动化学院南京航空航天大学自动化学院 PDF created with pdfFactory Pro trial version n5 1 数据库系统设计概述数据库系统设计概述 n5 2 系统需求分析系统需求分析 n5 3 概念结构设计概念结构设计 n5 4 逻辑结构设计逻辑结构设计 n5 5 数据库的物理设计数据库的物理设计 n5 6 数据库的实施和维护数据库的实施和维护 PDF created with pdfFactory Pro trial version n5 1 数据库系统设计概述数据库系统设计概述 n5 1 1 数据库系
2、统设计的内容数据库系统设计的内容 n5 1 2 数据库系统设计方法数据库系统设计方法 n5 1 3 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤 PDF created with pdfFactory Pro trial version 5 1 1 数据库系统设计的内容数据库系统设计的内容 n设计包括设计包括数据库设计数据库设计和和数据库应用数据库应用 系统设计系统设计两方面两方面 n内容 内容 n数据库的结构特性设计数据库的结构特性设计 n数据库的行为特性设计数据库的行为特性设计 n数据库的物理模式设计数据库的物理模式设计 PDF created with pdfFactory Pro tria
3、l version 1 数据库的结构特性设计 数据库的结构特性设计 回顾 回顾 数据模型数据模型 n在数据库中用数据模型这个工具来在数据库中用数据模型这个工具来模拟 模拟 抽象和处理抽象和处理现实世界中的数据和信息 现实世界中的数据和信息 通俗地讲通俗地讲数据模型数据模型就是现实世界就是现实世界数据特数据特 征的抽象征的抽象 n数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求 n能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界 n容容易易为人所为人所理解理解 n便于在计算机上便于在计算机上实现实现 PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾
4、 回顾 数据模型数据模型 续续 n数据模型分成两个不同的层次数据模型分成两个不同的层次 1 概念模型概念模型也称信息模型 它是按用户也称信息模型 它是按用户 的观点来对数据和信息建模 常用的观点来对数据和信息建模 常用E R图的图的 表示方法来描述现实世界的概念模型 表示方法来描述现实世界的概念模型 2 数据模型数据模型主要包括网状模型 层次模主要包括网状模型 层次模 型 关系模型 二维表 等 它是按计算机型 关系模型 二维表 等 它是按计算机 系统的观点对数据建模 系统的观点对数据建模 PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 数
5、据模型数据模型 续续 n客观对象的抽象过程客观对象的抽象过程 两步抽象两步抽象 n现实世界中的客观对象抽象为概念模现实世界中的客观对象抽象为概念模 型 型 n把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMS支持的数支持的数 据模型 据模型 说明 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次说明 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次 现实世界事务现实世界事务 及联及联系系 概念世界概念概念世界概念 模型模型 机器世界数据模型机器世界数据模型 信息模型信息模型 系统分析系统分析 信息信息化化 数据库设计数据库设计 数据数据化化 PDF created with pdfFactory Pro t
6、rial version 回顾 回顾 数据模型数据模型 续续 三个世界三个世界术语术语对应对应关关系系 事物类 事物 性质 实体集 实体 属性 文件 记录 数据项 字段 信息世界现实世界计算机世界 现实世界事务现实世界事务 及联及联系系 概念世界概念概念世界概念 模型模型 机器世界数据模型机器世界数据模型 信息模型信息模型 系统分析系统分析 信息信息化化 数据库设计数据库设计 数据数据化化 PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 概念模型概念模型 n概念模型的用概念模型的用途途 n概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建
7、模 n是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次 n是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具 n数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言 n对概念模型的基本要求对概念模型的基本要求 n较强的语义表达能力 能够方便 直接地表较强的语义表达能力 能够方便 直接地表 达应用中的各种语义知识达应用中的各种语义知识 n简单 清晰 易于用户理解简单 清晰 易于用户理解 PDF created with pdfFactory Pro trial version 1 数据库的结构特性设计 数据库的结构特性设计 回顾 回顾 数据库系统的三级模式结
8、构数据库系统的三级模式结构 应用应用A应用应用B应用应用D应用应用C应用应用E 外外模模式式1外外模模式式2外外模模式式3 概念模概念模式式 内模内模式式 外外模模式 式 模模式映像像式映像像 模模式 式 内模内模式映像像式映像像 数据库数据库 外部级外部级 概念概念级级 内内部级部级 存储存储结构结构定义定义 DBMS PDF created with pdfFactory Pro trial version 用用户访问户访问数据数据时时的步骤的步骤 数据字典数据字典 返回返回应用程应用程序序 返回状态返回状态 程程序序工工作空作空间间 DB的系统的系统缓冲区缓冲区 数据库数据库 DBMS
9、应用程应用程序序A对应对应 的的外外模模式式 模模式式 外外模模式式 运行日志运行日志 OS PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 n模模式式 是对数据库的是对数据库的整体整体逻辑逻辑描描述述 并 并不不涉及涉及物理物理存存 储 故称储 故称数据库数据库管管理理员 员 DBA 视图 视图 n是数据库的中心与关键是数据库的中心与关键 n独立于数据库的其它层次独立于数据库的其它层次 n设计数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑模式设计数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑模式 PDF
10、 created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 n内模内模式式 存储存储模模式式 具具体描体描述述了了数据数据如何组织存储如何组织存储在在存储介质上存储介质上 内 内 模模式式是系统程是系统程序员序员用一用一定定的的文件形式组织起文件形式组织起来的来的 一个个一个个存储文件存储文件和和联联系系手段 也手段 也是是由他们编制存由他们编制存 取取程程序 序 实现数据实现数据存取存取的 的 故称故称内模内模式为式为系统程系统程 序员视图序员视图 n依赖于全局逻辑结构 但独立于数据库的用依赖于全局逻辑结
11、构 但独立于数据库的用 户视图即外模式 也独立于具体的存储设备 户视图即外模式 也独立于具体的存储设备 n它将全局逻辑结构中所定义的数据结构及其它将全局逻辑结构中所定义的数据结构及其 联系按照一定的物理存储策略进行组织 以联系按照一定的物理存储策略进行组织 以 达到较好的时间与空间效率 达到较好的时间与空间效率 PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 n外外模模式式 通通常常是模是模式式的一个的一个子集 故称为外子集 故称为外模模式为子式为子模模式式 外外模模式式是面是面向向用用户
12、 户 是用是用户眼户眼中的数据库中的数据库 故称 故称 外外模模式为式为用用户视图户视图 n面向具体的应用程序 定义在逻辑模式之上 面向具体的应用程序 定义在逻辑模式之上 但独立于存储模式和存储设备但独立于存储模式和存储设备 n设计外模式时应充分考虑到应用的扩充性 当设计外模式时应充分考虑到应用的扩充性 当 应用需求发生较大变化 相应外模式不能满足应用需求发生较大变化 相应外模式不能满足 其视图要求时 该外模式就得做相应改动其视图要求时 该外模式就得做相应改动 PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 数据库系统的三级模式结构数据库
13、系统的三级模式结构 n应用程应用程序序 n在外模式描述的数据结构上编制的 在外模式描述的数据结构上编制的 它依赖于特定的外模式 与数据库的它依赖于特定的外模式 与数据库的 模式和存储结构独立 模式和存储结构独立 n不同的应用程序有时可以共用同一个不同的应用程序有时可以共用同一个 外模式 外模式 PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 综上所综上所述述 模式是内模式的逻辑表示 内模式是模式模式是内模式的逻辑表示 内模式是模式 的物理实现 外模式是模式的部分抽取 的物理实现 外模式是模
14、式的部分抽取 三个模式反映了对数据库的三种不同观点 三个模式反映了对数据库的三种不同观点 模式表示了概念级数据库 体现了对数据模式表示了概念级数据库 体现了对数据 库的总体观 内模式表示了物理级数据库的总体观 内模式表示了物理级数据 库 体现了对数据库的存储观 外模式表库 体现了对数据库的存储观 外模式表 示了用户级数据库 体现了对数据库的用示了用户级数据库 体现了对数据库的用 户观 总体观和存储观只有一个 而用户户观 总体观和存储观只有一个 而用户 观可能有多个 有一个应用 就有一个用观可能有多个 有一个应用 就有一个用 户观 户观 PDF created with pdfFactory P
15、ro trial version 回顾 回顾 三个模式间两种映射三个模式间两种映射 三个模三个模式只有式只有内模内模式才式才是是真真正正存储存储数据的 数据的 而而模模式式和和外外模模式式仅仅是一是一种种逻辑逻辑表示表示数据的方法 数据的方法 它它们们之之间的间的转换转换是是靠靠数据库数据库管管理系统的理系统的映映射功射功 能能实现的 实现的 n外外模模式式 模模式式间的间的映映射射 这种映射是把用户数据库与概念数据库联系起来 这种映射是把用户数据库与概念数据库联系起来 n外外模模式式 内模内模式式间的间的映映射射 这种映射是把概念级数据库与物理数据库联系起来 这种映射是把概念级数据库与物理数
16、据库联系起来 正是通过这两种映射 把用户对数据库的逻辑操作导正是通过这两种映射 把用户对数据库的逻辑操作导 向对数据库的物理操作 向对数据库的物理操作 PDF created with pdfFactory Pro trial version 回顾 回顾 采用映射技术的好处是采用映射技术的好处是 保证了数据的独立性 数据的存储方式的改 保证了数据的独立性 数据的存储方式的改 变不会影响到应用程序 变不会影响到应用程序 保证了数据的共享 保证了数据的共享 方便了用户使用数据库 方便了用户使用数据库 有利于数据的安全和保密 有利于数据的安全和保密 PDF created with pdfFactory Pro trial version 1 数据库的结构特性设计 数据库的结构特性设计 n是指根据给定的应用环境 进行数是指根据给定的应用环境 进行数 据库的模式或子模式的设计据库的模式或子模式的设计 n包括数据库的包括数据库的概念结构模型概念结构模型设计和设计和 逻辑逻辑结构模型结构模型设计设计 n结构设计又称为结构设计又称为静态静态模型设计模型设计 PDF created with pdfF
