《管理信息系统第07章-4 数据库设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管理信息系统第07章-4 数据库设计课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,数据库设计,2,学习要点,数据库设计的特点 数据库设计的基本步骤,3,1 数据库设计概述,数据库设计 对于一个给定的应用环境构造最优的数据库模式 数据库应用系统 使用数据库的各类系统 信息系统 信息系统是提供信息，辅助人们对应用环境进行控制和进行决策的系统 数据库是信息系统的核心和基础,4,数据库设计方法简述,手工试凑法 和技术人员水平和经验有关 规范设计法 将数据库设计分阶段进行 E-R模型、关系范式理论等方法应用于设计的不同阶段 本质上还是手工设计法，基本思想是设计过程迭代、逐步求精 自动数据库设计工具 Design 2000(ORACLE), PowerDesigner(SYBASE
2、) 数据设计和应用设计同时进行 很多计算机辅助软件工程（CASE，Computer Aided Software Engineering）工具,5,数据库设计的基本步骤,需求收集和分析,设计概念结构,设计逻辑结构,数据模型优化,设计物理结构,设计评价，性能预测,物理实现,试验性运行,使用、维护数据库,需求分析阶段,概念设计阶段,逻辑设计阶段,物理设计阶段,数据库实施阶段,数据库运行维护阶段,应用需求 (数据、处理),转换规则、 DBMS功能、 优化方法,应用要求 DBMS详细特征,不满意,不满意,需求文档 数据字典 数据流图等,用E-R图描述 的概念模型,某种数据模型 并优化,存储安排 方法选
3、择 存取路径建立,编写模式 数据装入 数据库试运行,性能检测、转储/恢复 数据库重组和重构,按照规范化设计的方法,过程迭代、逐步求精的设计思想,6,数据库结构设计阶段,数据库的设计必须与数据处理的设计在每一各设计步骤中紧密结合，相互参照，相互补充,7,2 需求分析,需求分析的任务：调查、收集、分析用户对数据库的要求 信息要求 需存储的数据 处理要求 要完成的功能、响应时间、处理方式等 安全性与完整性要求 用户管理、数据管理、数据一致性等,8,需求分析的过程,调查组织 机构总体 情况,明确 用户需求,熟悉 业务活动,概念 设计,确定 系统边界,DFD,DD,用户,设计员,9,3 概念结构设计,概
4、念结构 将在需求分析阶段得到的应用需求抽象为信息世界的结构，常用E-R模型来描述 独立于机器 概念结构的特点 真实充分地反映客观世界 易于理解 易于更改 易于转换成为数据模型,10,概念结构设计的方法,自顶向下 首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化 自底向上 首先定义各局部应用的概念结构，然后集成 逐步扩张 首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充 混合策略 首先用自顶向下策略设计全局概念结构的框架，再集成用自底向上策略设计的各局部概念结构,11,概念结构设计的步骤,需求分析,逻辑结构设计,数据抽象 局部视图设计,视图集成,用户反馈 直至满意,DD DFD,局部E-R图,总E-R图,12
5、,数据抽象,数据抽象 抽象出对客观世界中的概念、对象的本质特性 用于在需求分析阶段将收集到的数据进行分类、组织(聚集)，从而形成实体、实体的属性，标识实体的码，确定实体间的联系类型，以便设计相应的E-R图 三类数据抽象机制 分类 聚集 概括,13,数据抽象机制之一,分类 将一类具有共同特性和行为的对象定义为一种某类型，在E-R模型中的实体型就是这种抽象，如学生，课程 抽象了对象的值和型之间“is member of”语义,学生,“is member of”,张英,王平,赵斌,实体型,课程,“is member of”,C语言,数据库,操作系统,实体型,14,数据抽象机制之二,聚集 定义某类型的
6、组成成分，对应E-R模型中实体的属性 抽象了对象类型和其成分之间的“is part of”语义,学生,学号,姓名,专业,班级,仓库号,面积,主任,仓库,姓名,年龄,性别,工资,“is part of”,实体型,属性,15,数据抽象机制之三,概括 定义类型之间的子集联系，形成超(父)类、子类 抽象了类型之间“is subset of”语义 概括的重要性质：继承，即子类集成超类的所有抽象 是E-R模型的抽象机制的扩充,学生,本科生,研究生,概括的E-R表示,“is subset of”,超类,子类,学号, 姓名, 性别, 年龄,专业， 综合排名,导师， 研究方向,16,概念设计的第一步,利用抽象机
7、制，对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织（聚集） 形成实体，实体的属性，标识实体的码，确定实体间的联系类型. 设计局部E-R图,17,局部E-R图设计方法,选择局部应用：中层数据流图为依据 如物资管理、人事管理、销售管理等 逐一设计局部E-R图 根据数据抽象后所的得DD，并参照DFD，标定局部应用中的实体、实体属性、实体码，确定实体间的联系及类型 设计准则(某事物作为实体还是作为属性更恰当？) 能作为属性对待的事物尽量作为属性对待 能作为属性的事物必须 不能再具有需要描述的性质 不能与其他实体具有联系(E-R图中的联系是实体之间的联系),18,职工,职工号,姓名,年龄,职称,职工,职工号,
8、姓名,年龄,职称,职称代号号,工资,住房标准,附加福利,聘任,当职称没有需进一步描述的特性时，作属性,当职称有需进一步描述的特性时，作实体,如：,如公司部门管理系统的E-R图,部门,项目,职工,电话,包括,承担,n,1,n,1,房间号，面积,项目号，预算费,参与,m,n,办公室,包含,1,n,包括,n,1,职务,承担,1,1,部门号，预算费， 领导人职工号,电话号码，说明,职工号，姓名，办公电话,工资情况,20,E-R图集成,集成方式 多个局部E-R图一次集成，或以累加方式逐步集成 集成步骤 合并局部E-R图，生成初步E-R图 依靠协商或应用语义消除各局部E-R图之间的 属性冲突：如属性的类型
9、、取值范围冲突，或属性取值单位冲突 命名冲突：如同名异义，或一义多名 结构冲突：如不同应用中，同一对象有不同的抽象或同一实体包含的属性不完全相同 修改和重构，生成基本E-R图 依据分析和规范化理论来消除冗余,21,4 逻辑结构设计,逻辑结构设计的任务 将基本E-R图转换为与选用DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构 逻辑结构设计的步骤,22,E-R图向关系模型的转换,任务 将实体和实体的属性及实体间的联系转换为关系模式 确定关系模式的属性和码,23,E-R图向关系模型的转换原则,一个实体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 对实体间的联系 一个1:1联系可以转换
10、为一个独立的关系模式，也可以与任意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联系转换为一个关系模式,24,如公司部门管理系统的E-R图及其转换成的关系模式,部门,项目,职工,电话,包括,承担,n,1,n,1,办公室号，面积,项目号，预算费,参与,m,n,办公室,包含,1,n,包括,n,1,职务,承担,1,1,部门号，预算费， 领导人职工号,电话号码，说明,职工号，姓名，办公电话,担任时期，工资,分担任务,25,5 数据库的物理设计,数据库的物理设计 为一个给定的逻辑数据模型选定一个最合适应用要求的物理结构的过程 数据库的物理设计的
11、依据 应用环境对所需处理的事务、所涉及到的数据，各种操作的运行频率及响应时间等性能要求 数据库的物理设计的目标 事务响应时间小、存储空间利用率高、事物吞吐率大,26,数据库的物理设计,数据库的物理结构 数据库在物理设备上的存储结构与存取方法 依赖于给定的计算机系统 关系数据库的物理设计内容 设计关系、索引等数据库文件的物理存储结构 为关系模式选择存取方法 数据库的物理设计步骤 确定数据库的物理结构 对物理结构进行评价,27,数据库的物理设计步骤(一),确定数据库的物理结构 确定需要存储的数据对象 如关系、索引、聚簇、日志、备份等 确定数据的存放位置 如区分稳定数据和易变数据、经常存取部分和不常
12、存取部分、机密数据和普通数据等，分开存放 确定数据的存储结构 如顺序结构、随机结构、链表结构、树状结构等 确定数据的存取方法 如索引(如B树、B+树、R树等)、聚簇、 HASH法等 确定系统配置 如同时使用数据库的最大用户数、同时打开的数据库对象数、内存分配参数、缓冲区分配参数、存储分配参数、物理块大小、物理块装填因子、时间片大小、数据库大小、锁的数目等,28,对物理结构进行评价 分析时间效率、空间效率、维护代价及用户要求等,数据库的物理设计步骤(一),29,关系模式存取方法选择,一般对同一关系建立多条存取路径以满足多用户系统的不同应用的数据存取要求 常用的存取方法 索引法 为加快按某个属性(
13、组)进行存取的效率，根据该属性(组)建立索引，如B+树 索引建立在单个关系上,30,关系模式存取方法选择(续),聚簇(Cluster)法 为提高按聚簇码进行查询的效率，将聚簇码上具有相同值的元组存放在连续物理块 一个数据库可以建立多个聚簇，但一个关系只能由一个聚簇 聚簇可以建立在单表上，也可建立在进行连接操作的多个表上 SQL中与聚簇有关的操作如ORDER BY, GROUP BY, UNION, DISTINCT等 HASH法 设计合理的HASH函数，根据关键字值计算得到存储地址 对可能出现的地址冲突现象设计合理的解决方案 当某属性(组)主要出现在等连接条件或相等比较条件中，而且关系的大小可
14、以预知，或关系大小动态变化而DBMS提供了HASH存取方法时，可考虑选用,31,6 数据库的实施和维护,数据库实施阶段的任务 模式定义 使用选定DBMS支持的DDL语言 数据载入 手工逐条录入 数据转换工具 应用程序编码和调试 数据库试运行 用实验数据测试系统功能和性能,32,数据库的实施和维护,数据库的运行和维护 主要由DBA完成 进行数据库转储和恢复，数据库安全、完整性控制，数据库性能监督、分析和改造，数据库重组和重构 数据库重组：不改变原设计中的逻辑和物理结构，而对部分表重新组织其存储情况，如重新安排存储位置、回收垃圾等，以提高系统性能 数据库重构：部分调整或修改数据库的逻辑和物理结构，以满足新的应用需求。,
