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1、数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论 第七章数据库设计第七章数据库设计 7.1 数据库设计概述7.1 数据库设计概述 7 2 需求分析7.2 需求分析 7.3 概念结构设计 7.4 逻辑结构设计 7 5 数据库的物理设计7.5 数据库的物理设计 7.6 数据库实施和维护 7.7 小结 教学目标教学目标教学目标教学目标教学目标教学目标教学目标教学目标 ?掌握 ?概念结构设计、逻辑结构设计 ?了解 ?需求分析、物理设计、运行维护 ?重点 ?概念结构设计、逻辑结构设计?概念结构设计、逻辑结构设计 ?难点 数据库设计概述数据库设计概述数据库设计概述数据库设计概述数据库设计概述数据库
2、设计概述数据库设计概述数据库设计概述 ?数据库设计 ?数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构数据库设计是指对于个给定的应用环境，构 造（设计）优化的数据库逻辑模式和物理结构， 并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有 效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需 求，包括信息管理要求和数据操作要求。求，包括信息管理要求和数据操作要求 ?目标：为用户和各种应用系统提供一个信息基 础设施和高效率的运行环境础设施和高效率的运行环境 7 17 17 17 1 数据库设计概述数据库设计概述数据库设计概述数据库设计概述7 7. .1 1 7 7. .1 1 数据库设计
3、概述数据库设计概述数据库设计概述数据库设计概述 ?一、 数据库设计的特点 ?二数据库设计方法?二、 数据库设计方法 ?三、 数据库设计的基本步骤 ?四、 数据库设计过程中的各级模式 一一数据库设计的特点数据库设计的特点一一数据库设计的特点数据库设计的特点一一、数据库设计的特点数据库设计的特点一一、数据库设计的特点数据库设计的特点 ?数据库建设的基本规律数据库建设的基本规律 ?三分技术，七分管理，十二分基础数据三分技术，七分管理，十二分基础数据 管理管理?管理管理 ?数据库建设项目管理数据库建设项目管理 企业企业（即应用部门即应用部门）的业务管理的业务管理?企业企业（即应用部门即应用部门）的业务
4、管理的业务管理 ?基础数据基础数据 收集收集入库入库?收集收集、入库入库 ?更新新的数据更新新的数据 ?结构结构（数据数据）设计和行为设计和行为（处理处理）设计相结合设计相结合?结构结构（数据数据）设计和行为设计和行为（处理处理）设计相结合设计相结合 ?将数据库结构设计和数据处理设计密切结合将数据库结构设计和数据处理设计密切结合 现实世界现实世界 数据分析数据分析功能分析功能分析 概念模型设计概念模型设计 辑数库辑数库 功能模型功能模型功能说明功能说明 事务事务 物物理理数据库设计数据库设计 逻逻辑数辑数据据库库设计设计事务事务设计设计 程序说明程序说明 子模式设计子模式设计 物数据库设计物数
5、据库设计程序说明程序说明 应用程序设计应用程序设计 建立数据库建立数据库程序编码调试程序编码调试 二二数据库设计方法数据库设计方法二二数据库设计方法数据库设计方法二二、数据库设计方法数据库设计方法二二、数据库设计方法数据库设计方法 ?手工与经验相结合方法 ?规范设计法?规范设计法 ?基本思想：过程迭代和逐步求精 ?常见的设计方法 ?新奥尔良（New Orleans）方法 ?基于E-R模型的数据库设计方法 ?3NF（第三范式）的设计方法?3NF（第三范式）的设计方法 ?ODL（Object Definition Language）方法 三三数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤三三数据库设计的
6、基本步骤数据库设计的基本步骤三三、数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤三三、数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤 ?数据库设计分6个阶段 ?需求分析 ?概念结构设计 ?逻辑结构设计 ?物理结构设计 ?数据库实施 ?数据库运行和维护 ?需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统念设立 ?逻辑设计和物理设计与选用的DBMS密切相关 四四数据库设计过程中的各级模式数据库设计过程中的各级模式四四数据库设计过程中的各级模式数据库设计过程中的各级模式四四、数据库设计过程中的各级模式数据库设计过程中的各级模式四四、数据库设计过程中的各级模式数据库设计过程中的各级模式 ?数据库设计不同阶段形成的数据库
7、各级模式 数据库的各级模式数据库的各级模式数据库的各级模式数据库的各级模式 第七章数据库设计第七章数据库设计 7.1 数据库设计概述 7 27 2 需求分析需求分析7 7. .2 2 需求分析需求分析 7.3 概念结构设计 7.4 逻辑结构设计 7 5 数据库的物理设计7.5 数据库的物理设计 7.6 数据库实施和维护 7.7 小结 7 27 27 27 2 需求分析需求分析需求分析需求分析7 7. .2 2 7 7. .2 2 需求分析需求分析需求分析需求分析 ?一、 需求分析的任务 ?二需求分析的方法?二、 需求分析的方法 ?三、 数据字典 一一一一需求分析的任务需求分析的任务需求分析的任
8、务需求分析的任务一一、一一、 需求分析的任务需求分析的任务需求分析的任务需求分析的任务 ?细?详细调查现实世界要处理的对象 ?充分了解原系统（手工系统或计算机系统） ?明确用户的各种需求 ?确定新系统的功能 ?充分考虑今后可能的扩充和改变 ?调查的重点是“数据”和“处理”，获得用户对?调查的重点是数据和处理，获得用户对 数据库要求 ?信息要求、处理要求、安全性与完整性要求 ?需求分析的难点 ?确定用户最终需求 二二二二需求分析的方法需求分析的方法需求分析的方法需求分析的方法二二、二二、 需求分析的方法需求分析的方法需求分析的方法需求分析的方法 ?调查用户需求，与用户达成共识，然后分析表达 这些
9、需求 ?调查用户需求的具体步骤 ? 调查组织机构情况 ? 调查各部门的业务活动情况。 ? 在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统在熟务活动的协助用户明确对新系统 的各种要求。 ? 确定新系统的边界 需求分析过程 三三三三数据字典数据字典数据字典数据字典三三、三三、 数据字典数据字典数据字典数据字典 ?数据字典的用途 ?进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果 ?数据字典的内容 ?数据项?数据项 ?数据结构 数据流?数据流 ?数据存储 ?处理过程 第七章数据库设计第七章数据库设计 7.1 数据库设计概述 7 2 需求分析7.2 需求分析 7.3 概念结构设计7.3 概念结构设计 7.4
10、 逻辑结构设计 7 5 数据库的物理设计7.5 数据库的物理设计 7.6 数据库实施和维护 7.7 小结 7 37 37 37 3概念结构设计概念结构设计概念结构设计概念结构设计7 7. .3 3 7 7. .3 3 概念结构设计概念结构设计概念结构设计概念结构设计 ?一、 概念结构设计概述 ?二概念结构设计的方法与步骤?二、 概念结构设计的方法与步骤 ?三、 数据抽象与局部视图设计 ?四、 视图的集成 一一一一概念结构设计概述概念结构设计概述概念结构设计概述概念结构设计概述一一、一一、概念结构设计概述概念结构设计概述概念结构设计概述概念结构设计概述 ?什么是概念结构设计 ?需求分析阶段描述的
11、用户应用需求是现实世界的具体 需求需求 ?将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模 型的过程就是概念结构设计型的过程就是概念结构设计 ?概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型 更独立于机器更抽象从而更加稳定更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。 ?概念结构设计是整个数据库设计的关键关键 现实世界现实世界 需求分析需求分析 信息世界信息世界 概念结构设计概念结构设计 机器世界机器世界机器世界机器世界 ? 概念结构设计的特点 ?(1) 能真实、充分地反映现实世界 ?(2) 易于理解?(2) 易于理解 ?(3) 易于更改 ?(4) 易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换 二二二二概念结
12、构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤二二、二二、概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤 ?设计概念结构的四类方法四类方法 ?自顶向下自顶向下: 首先定义全局概念结构的框架，然自顶向下自顶向下 首先定义全局概念结构的框架，然 后逐步细化 ? 自底向上自底向上: 首先定义各局部应用的概念结构，然后 将它们集成起来，得到全局概念结构 ? 逐步扩张逐步扩张: 首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充， 以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构 逐步扩张策略 ? 混合策略 逐步扩
13、张策略 ?将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结 构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。 ?常用策略?常用策略 ?自顶向下地进行需求分析 自底向上地设计概念结构?自底向上地设计概念结构 自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤 ?第1步：抽象数据并设计局部视图 ?第2步：集成局部视图，得到全局概念结构 三三三三数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计数据抽象
14、与局部视图设计三三、三三、数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计 ?数据抽象 ?抽象是对实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共 同特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用各种概 念精确地加以描述。 ?常用的抽象 ?1. 分类（Classification）分类 ?2. 聚集（Aggregation） ?3 概括（Generalization）?3. 概括（Generalization） 1 1 1 1分类分类（分类分类（ClassificationClassificationClassificationClassification）1 1. .
15、1 1. . 分类分类（分类分类（ClassificationClassificationClassificationClassification） 定义某类概念作为现实世界中组对象的类型?定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型 ?抽象了对象值和型之间的“is member of”的语义 2 2 2 2聚集聚集（聚集聚集（AggregationAggregationAggregationAggregation）2 2. . 2 2. . 聚集聚集（聚集聚集（AggregationAggregationAggregationAggregation） 定义某类型的组成成分?定义某一类型的组成成
16、分 ?抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义 复杂的聚集某类型的成分仍是个聚集?复杂的聚集，某一类型的成分仍是一个聚集 更复杂的聚集 3 3 3 3概括概括（概括概括（GeneralizationGeneralizationGeneralizationGeneralization）3 3. . 3 3. . 概括概括（概括概括（GeneralizationGeneralizationGeneralizationGeneralization） 定义类型之间的种子集联系?定义类型之间的一种子集联系 ?它抽象了类型之间的“is subset of”的语义 ?概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超类上 定义的所有抽象。 ?数据抽象的用途数据抽象的用途 ?对需求分析阶段收集到的数据进行分类对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织组织对需求分析阶段收集到的数据进行分类对需求分析阶段
