数据库数据库设计需求分析

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1、返回概述与需求分析1返回数据库设计概述n数据库设计的任务、内容和特点 数据库设计的任务n数据库设计是指根据用户需求研制数据库结构 的过程，具体地说，是指对于一个给定的应用 环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及 其应用系统，使之能有效地存储数据，满足用 户的信息要求和处理要求。n也就是把现实世界中的数据，根据各种应用处 理的要求，加以合理地组织，满足硬件和操作 系统的特性，利用已有的DBMS来建立能够实现 系统目标的数据库。2返回数据库设计的任务3数据库信息需求处理需求信息需求典型应用程序DBMS特性硬件和操作 系统特性图6.1 数据库设计的任务设 计返回数据库的结构设计n数据库设计包括数据

2、库的结构设计和数据库 的行为设计两方面的内容。n数据库的结构设计指是根据给定的应用环境，进行数 据库的模式或子模式的设计。n它包括数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计。n数据库模式是各应用程序共享的结构，是静态的、稳 定的，一经形成后通常情况下是不容易改变的，所以 结构设计又称为静态模型设计。4返回数据库的行为设计n数据库的行为设计是指确定数据库用户的 行为和动作。而在数据库系统中，用户的 行为和动作指用户对数据库的操作，这些 要通过应用程序来实现，所以数据库的行 为设计就是应用程序的设计。n用户的行为总是使数据库的内容发生变化 ，所以行为设计是动态的，行为设计又称 为动态模型设计。5返回数据

3、库设计的特点n在上世纪70年代末80年代初，人们为了研 究数据库设计方法学的便利，曾主张将结 构设计和行为设计两者分离，随着数据库 设计方法学的成熟和结构化分析、设计方 法的普遍使用，人们主张将两者作一体化 的考虑，这样可以缩短数据库的设计周期 ，提高数据库的设计效率。返回数据库设计的特点n现代数据库的设计的特点是强调结构设 计与行为设计相结合，是一种“反复探 寻，逐步求精”的过程。首先从数据模 型开始设计，以数据模型为核心进行展 开，数据库设计和应用系统设计相结合 ，建立一个完整、独立、共享、冗余小 、安全有效的数据库系统。n图6.2给出了数据库设计的全过程。7返回图6.2 数据库设计 的全

4、过程8现实世界数据分析用户业务活动分析概念设计功能模型逻辑设计事务设计物理设计程序说明子模式设计应用程序设计加载试验数 据程序编码调试性能考核满 意?是否加载数据库运行和维护返回数据库设计方法简述n数据库设计方法目前可分为四类 直观设计法 规范设计法 计算机辅助设计法 自动化设计法n直观设计法也叫手工试凑法，它是最早使用的数据库设计 方法。这种方法依赖于设计者的经验和技巧，缺乏科学理 论和工程原则的支持，设计的质量很难保证，常常是数据 库运行一段时间后又发现各种问题，这样再重新进行修改 ，增加了系统维护的代价。因此这种方法越来越不适应信 息管理发展的需要。9返回规范设计法新奥尔良法n为了改变这

5、种情况，1978年10月，来自三十多个国家的 数据库专家在美国新奥尔良（New Orleans）市专门讨论 了数据库设计问题，他们运用软件工程的思想和方法，提 出了数据库设计的规范，这就是著名的新奥尔良法，它是 目前公认的比较完整和权威的一种规范设计法。新奥尔良 法将数据库设计分成需求分析（分析用户需求）、概念设 计（信息分析和定义）、逻辑设计（设计实现）和物理设 计（物理数据库设计）。目前，常用的规范设计方法大多 起源于新奥尔良法，并在设计的每一阶段采用一些辅助方 法来具体实现。返回基于E-R模型数据库设计方法 n基于E-R模型的数据库设计方法是由 P.P.S.chen于1976年提出的数据

6、库设计 方法，其基本思想是在需求分析的基础 上，用E-R（实体联系）图构造一个 反映现实世界实体之间联系的企业模式 ，然后再将此企业模式转换成基于某一 特定的DBMS的概念模式。返回基于3NF的数据库设计方法n基于3NF的数据库设计方法是由SAtre提出的 结构化设计方法，其基本思想是在需求分析 的基础上，确定数据库模式中的全部属性和 属性间的依赖关系，将它们组织在一个单一 的关系模式中，然后再分析模式中不符合 3NF的约束条件，将其进行投影分解，规范 成若干个3NF关系模式的集合。12返回基于3NF的数据库设计方法n其具体设计步骤分为五个阶段： (1)设计企业模式，利用规范化得到的3NF关

7、系模式画出企业模式； (2)设计数据库的概念模式，把企业模式转 换成DBMS所能接受的概念模式，并根据概 念模式导出各个应用的外模式； (3)设计数据库的物理模式（存储模式）； (4)对物理模式进行评价；(5) 实现数据库。返回基于视图的数据库设计方法n此方法先从分析各个应用的数据着手，其基 本思想是为每个应用建立自己的视图，然后 再把这些视图汇总起来合并成整个数据库的 概念模式。合并过程中要解决以下问题： l(1)消除命名冲突； l(2)消除冗余的实体和联系； l(3)进行模式重构，在消除了命名冲突和冗余后， 需要对整个汇总模式进行调整，使其满足全部完 整性约束条件。 14返回规范化设计方法

8、的实质n除了以上三种方法外，规范化设计方法还 有实体分析法、属性分析法和基于抽象语 义的设计方法等，这里不再详细介绍。n规范设计法从本质上来说仍然是手工设计 方法，其基本思想是过程迭代和逐步求精 。15返回计算机辅助设计法n计算机辅助设计法是指在数据库设计的某些过程 中模拟某一规范化设计的方法，并以人的知识或 经验为主导，通过人机交互方式实现设计中的某 些部分。n目前许多计算机辅助软件工程（Computer Aided Software Engineering，CASE）工具可以自动或 辅助设计人员完成数据库设计过程中的很多任务 .比如SYSBASE公司的Power Designer和Orac

9、le公 司的Design 2000。返回数据库设计的步骤n和其他软件一样，数据库的设计过程可 以使用软件工程中的生存周期的概念来 说明，称为“数据库设计的生存期”，它 是指从数据库研制到不再使用它的整个 时期。17返回规范设计法的步骤n按规范设计法可将数据库设计分为六个 阶段（如图6.3所示）： （1）系统需求分析阶段 （2）概念结构设计阶段 （3）逻辑结构设计阶段 （4）物理设计阶段 （5）数据库实施阶段 （6）数据库运行与维护阶段 返回图6.3 数据库的设 计步骤19YYNN需求分析阶段现有应用、未 来应用 数据分析概念模型设计转换规范，规范 化理论DBMS要求 逻辑模型设计用户应用要 求

10、 DBMS限制 物理模型设计 应用程序的 使用频率性能评价与预测符合要求 ？物理实现试运行满意？使用与维护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返回规范设计法的步骤n该方法是分阶段完成的，每完成一个阶段，都要 进行设计分析，评价一些重要的设计指标，把设 计阶段产生的文档组织评审，与用户进行交流。 如果设计的数据库不符合要求则进行修改，这种 分析和修改可能要重复若干次，以求最后实现的 数据库能够比较精确地模拟现实世界，能较准确 地反映用户的需求，设计一个完善的数据库应用 系统往往是六个阶段的不断反复的过程。20返回规范设计法的步骤n数据库设计中，前两个阶段是面向用户

11、的 应用要求，面向具体的问题；中间两个阶 段是面向数据库管理系统；最后两个阶段 是面向具体的实现方法。前四个阶段可统 称为“分析和设计阶段”，后两个阶段称为“ 实现和运行阶段”。n六个阶段的主要工作各有不同。返回规范设计法的步骤详述1系统需求分析阶段n需求分析是整个数据库设计过程的基础，要 收集数据库所有用户的信息内容和处理要求 ，并加以规格化和分析。这是最费时、最复 杂的一步，但也是最重要的一步，相当于待 构建的数据库大厦的地基，它决定了以后各 步设计的速度与质量。需求分析做得不好， 可能会导致整个数据库设计返工重做。在分 析用户需求时，要确保用户目标的一致性。22返回规范设计法的步骤详述2

12、.概念结构设计阶段 概念设计是把用户的信息要求统一到一个 整体逻辑结构中，此结构能够表达用户的 要求，是一个独立于任何DBMS软件和硬件 的概念模型。 3逻辑结构设计阶段 逻辑设计是将上一步所得到的概念模型转 换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其 进行优化。返回规范设计法的步骤详述4物理设计阶段 物理设计是为逻辑数据模型建立一个完整的能实 现的数据库结构，包括存储结构和存取方法。 上述分析和设计阶段是很重要的，如果做出不恰 当的分析或设计，则会导致一个不恰当或反应迟 钝的应用系统。24返回规范设计法的步骤详述5.数据库实施阶段 根据物理设计的结果把原始数据装入数据库，建立一个具体 的数据库

13、并编写和调试相应的应用程序。应用程序的开发目 标是开发一个可依赖的有效的数据库存取程序，来满足用户 的处理要求。 6数据库运行与维护阶段 这一阶段主要是收集和记录实际系统运行的数据，数据库运 行的记录用来提高用户要求的有效信息，用来评价数据库系 统的性能，进一步调整和修改数据库。在运行中，必须保持 数据库的完整性，并能有效地处理数据库故障和进行数据库 恢复。在运行和维护阶段，可能要对数据库结构进行修改或 扩充。 返回规范设计法的步骤详述n可以看出，以上六个阶段是从数据库应用系统设 计和开发的全过程来考察数据库设计的问题。因 此，它既是数据库也是应用系统的设计过程。在 设计过程中，努力使数据库设

14、计和系统其他部分 的设计紧密结合，把数据和处理的需求收集、分 析、抽象、设计和实现在各个阶段同时进行、相 互参照、相互补充，以完善两方面的设计。按照 这个原则，数据库过程各个阶段的设计可用图 6.4描述。26返回规范设计法的步骤详述n在上图有关处理特性的描述中，采用的设 计方法和工具属于软件工程和管理信息系 统等课程中的内容，本书不再讨论，这里 重点介绍数据特性的设计描述以及在结构 特性中参照处理特性设计以完善数据模型 设计的问题。n以下各节分别详细介绍数据库设计的六个 阶段。返回系统需求分析n需求分析是数据库设计的起点，为以后的具 体设计作准备。n需求分析的结果是否准确的反映了用户的实 际要

15、求，将直接影响到后面各个阶段的设计 ，并影响到设计结果是否合理和实用。n经验证明，由于设计要求的不正确或误解， 直到系统测试阶段才发现许多错误，则纠正 起来要付出很大代价。n因此，必须高度重视系统的需求分析。 28返回需求分析的任务n从数据库设计的角度来看，需求分析的任务 是： 对现实世界要处理的对象（组织、部门、企业） 等进行详细的调查 通过对原系统的了解，收集支持新系统的基础数 据 对所收集数据进行处理 确定新系统的功能。 29返回具体地说，需求分析阶段的任 务包括以下三项30图6.4 数据库各个设计阶段的描述设计阶段设 计 描 述数据处理需求分析数据字典、全系统中数据项、 数据流、数据存

16、储的描述数据流图和定表（判定树） 数据字典中处理过程的描述概念结构设 计概念模型（E-R图）数据字典系统说明书。包括： (1) 新系统要求、方案和概图 (2) 反映新系统信息的数据流图逻辑结构设 计某种数据模型 关系模型系统结构图 非关系模型（模块结构图）物理设计存储安排 存取方法选择 存取路径建立模块设计IPO表实施阶段编写模式 装入数据 数据库试运行程序编码 编译联结 测试运行维护性能测试，转储/恢复数据库 重组和重构新旧系统转换、运行、维护（修正性、适应性 、改善性维护）返回如何进行需求分析？1调查分析用户的活动n通过对新系统运行目标的研究，对现 行系统所存在的主要问题的分析以及 制约因素的分析，明确用户总的需求 目标，确定这个目标的功能域和数据 域。具体做法是： (1) 调查组织机构情况，包括该组织的部 门组成情况，各部门的职责和任务等。31返回如何进行需求分析？1调查分析用户的活动n通过对新系统运行目标的研究，对现行 系统所存在的主要问题的分析以及制约 因素的分析，明确用户总的