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1、数据库原理与SQL Sever2000第四章 数据库设计管理01第4章 数据库设计4.1 数据库设计的内容及特点 4.2 数据库逻辑设计 4.3 数据库物理设计 4.4 应用程序与系统的运行和维护 4.5 编写技术文档 4.6 信息系统开发管理014.1数据库设计的内容及特点什么叫数据库设计数据库设计指的是对于一个给定的应用环境， 构造一个最优的数据库模式， 并据此建立一个既能反映现实世界信息和信息联系、 满足用户对数据要求和加工要求， 又能被某个DBMS所接受的数据库及其应用系统， 使得数据库既能有效、安全、完整地存储大宗数据， 又能满足多个用户的信息要求和处理要求管理014.1数据库设计的
2、内容及特点4.1.1 数据库设计内容1、结构特性设计：指确定数据库的框架和相应 的数据结构，也就是数据库模式或数据库结构 设计 2、行为特性设计：指确定数据库用户的行为和 动作，即应用程序、事物处理的设计。多由面 象对象程序给出操作界面。 结构特性设计和行为特性设计分开进行，但相互 参照。管理014.1数据库设计的内容及特点4.1.2 数据库设计的特点数据库要求好用、安全、便 于维护、易扩充、具有最 小的冗余，并能对不同用 户的数据存取有较快的响 应速度。因此需要结构特 性好，结构特性是在模式 和子模式中定义的；而行 为特性是体现在应用程序 中，所以存在程序与数据 不易结合，因此因此数据 库设
3、计需要“反复探寻，逐 步求精”。 结构特性设计和行为特性设 计的分离，导致应用程序 和数据不易结合。因此数 据库的设计需遵循图4-1的 过程管理014.1数据库设计的内容及特点数据库设计的过程的两个阶段：l逻辑设计： 任务：创建数据库模式并使其能支持所有用户的数据 处理，能从模式中导出子模式供应用程序使用l物理设计任务：选择存储结构，实现数据存取。管理014.2数据库逻辑设计4.2.1 逻辑设计步骤管理014.2数据库逻辑设计4.2.2第一阶段任务:收集和分析用户需求明确用户要求，是数据库设计的关键。分析用户 要求分四个步骤：l分析用户活动l确定系统范围l分析用户活动所涉及的数据l分析系统数据
4、管理014.2数据库逻辑设计例4-1某图书馆要求数据库支持以下数据处理：办理借书证、查询馆藏图书、查询逾期读者、丢失图书 罚款。1、分析用户活动管理014.2数据库逻辑设计2、确定系统范围确定人工处理范围以及计算机系统处理的范围。一般在 图中标明计算机系统的处理边界。如上图中，双线框 内属于计算机处理范围。 3、分析用户活动所涉及的数据深入分析用户的业务处理。焦点是搞清用户活动图中所 处理的数据，并以“数据流图”形式表示出数据的流向 和对数据进行加工。 （1）数据流图 数据流图表达了数据和处理过程的关系。系统中的数 据则借助数据字典（Data Dictionary，简称DD）来 描述 管理01
5、4.2数据库逻辑设计（2）数据流图基本成分（每个成分需命名以便区分 ） 数据流动：箭头l加工：圆l文件：直线段l源点和终点：方框数据流X从源点X流出， 被加工P2变换为数据流Y ， P2执行时要访问文件F， 然后数据流Y被P1变换为 数据流Z。管理014.2数据库逻辑设计（3）怎样画数据流图原则：由外向内，自顶而下l先确定系统范围，即输入与输出之间的范围，而其中的细 节不考虑，如图书馆管理系统，最初的数据流图可表示成 下图：管理014.2数据库逻辑设计l描述内部数据：一般从输入端向输出端推进。当经 过使数据流的组成或数值发生变化的地方，用一个“ 加工”将其连接起来。要求：1）不能把相互无关的数
6、据画成一个数据流2）不能 把作为一个处理单位的数据画成两个数据流。如“图书管理系统”的内部数据流动图4-6表示：管理014.2数据库逻辑设计4、分析系统数据仅数据流图只能表示系统的组成部分，还需对数据流图 中的每个数据名、每个文件名、每个加工名都给出具 体含义，用一个条目来详细描述。这要用到“数据字典” （1）什么是数据字典数据字典是指在分析用户需求阶段，对有关数据和加工 建立的字典，用来保存数据名、类型、长度、精度等 有关信息，目的是对收集到的数据进行标准化、统一 化，用以确定统一的名称、格式和含义。 此外数据字典中还包括数据流向的描述和加工的描述。 数据字典可以供数据系统设计者、开发者、维
7、护者和 用户参照使用，为数据库设计提供了一个有力的标准 化工具 管理014.2数据库逻辑设计（2）数据流图与数据字典数据字典产生于数据流图，是对数据流图的四个成份 （数据流、数据项、文件和加工）描述的产物。l数据流的描述，即定义数据流的组成，通常包含若 于数据项，如查询请求=书名+作者+出版社l文件的描述，也是定义数据流的组成，还需指出文 件的组织方式。如：图书=编号+书名+作者+出版社+单价+库存量文件的组织可按“编号”次序排列。l数据项的描述。指对数据项进行定义，一般包括名 称、类型、长度、允许范围等。如“图书”文件表中的 数据项，如表所示：管理01l加工的描述：标明加上的逻辑关系，即输
8、入与输出之间的逻辑关系。通常还要说明 加工的触发条件，出错处理等问题。4.2数据库逻辑设计管理01 4.2数据库逻辑设计4.2.3第二阶段任务:建立E-R模型1、局部E-R模型的设计 局部E-R模型是针对具体应用建立的，可从数据流图出发确定 实例和属性，并根据流图中表示的对数据的加工，确定实 体间的联系。图4-6表示的几种应用对应的E-R图如下：管理014.2数据库逻辑设计4.2.3第二阶段任务:建立E-R模型2、总体E-R模型的设计 将局部E-R模型加以综合，使同一实体只出现一次，便 可产生总体E-R图。如下图的采购部门的E-R图：管理014.2数据库逻辑设计4.2.4第三阶段任务:数据库模
9、式设计模式设计是把E-R图转换具体DBMS支持的数据 模型。l初步设计： 把E-R图转换为关系模型l优化设计 对模式进行调整和改善，以提高运行效率。优化是在 性能预测的基础上进行的。一般用三方面指标来衡 量：单位时间内所访问的逻辑记录个数要少；单位 时间内数据传送量要少；系统占用的存储空间尽量 少。管理014.2数据库逻辑设计例4-2在图书查询时，经常要按科技、文艺、历史 、外文等类别分类查询书籍，为改善性能，求得 单位时间访问逻辑记录个数尽量少，可把原来的“ 图书”关系：图书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量） 可以分解为： 科技图书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量 ） 文艺图
10、书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量 ） 外文图书（编号、书名、作者、出版社、单价、库存量 ） 这样减少了单个数据表中的记录，因此每次操作只需要 使用其中一个表，就可以达到减少单位时间内访问的 逻辑记录的个数。管理014.3数据库物理设计数据库物理设计的任务是使数据库的逻辑结构在物理设备上 得以实现，建立一个性能良好的存储数据库。1、选择存储结构存储结构的选择与DBMS类型有关，对于关系式数据库，用户 能干预的很少。 2、分配存储空间主要表现在选择存储设备上 3、存取路径存取路径在逻辑上已经被模式规定下来。对关系模型而言 ，存取路径由系统自动完成。 物理设计大部分工作都是由DBMS完成，
11、只有少量的工作 可由用户选择或者干预。管理014.4应用程序与系统的运行和维护4.4.1应用程序设计1、应用程序设计以数据库逻辑设计为基础2、设计方法：l建立工作界面l程序按功能模块化l通过控制模块统一调度各功能模块l追求程序可读性3、程序编码4、程序调试管理014.4应用程序与系统的运行和维护4.4.2投入运行和维护1、加载数据入库2、运行与维护l日常维护l定期维护l故障维护（1）建立日志文件（2）备份管理014.5编写技术文档1、系统说明书 2、技术说明书主要包括设计全过程所采用的技术手段和实现措 施，对各环节的技术资料进行归纳、整理和存 档，包括：参见P75。 3、使用说明书管理014.
12、6信息系统开发信息系统的种类：根据管理层次的不同，可以把信息系统分为 以下五个层次： 管理014.6信息系统开发信息系统的开发过程：l调查研究阶段l系统分析阶段l系统设计阶段l系统实施阶段l维护评价阶段管理014.6信息系统开发4.6.1调查研究阶段l调查的内容l系统环境和运行状态l组织机构和人员分工l业务流程的调查l各种计划、单据和报表的处理情况l资源情况l约束条件l薄弱环节管理014.6信息系统开发l调查方法l表格l座谈l查阅档案资料l观察l抽样调查l使用图表工具，如流程图、概况表l可行性研究管理014.6信息系统开发4.6.2系统分析阶段l目标分析l组织目标分析l新系统的目标分析l需求分
13、析l功能分析l建立新系统的逻加模型管理014.6信息系统开发4.6.3系统设计阶段l系统设计原则l系统总体结构设计l计算机系统设计l数据通信网络设计l数据库设计l输入设计：输入方式、原始凭证设计、输入数据的校验l输出设计：输出的类型、内容及报表l界面设计：菜单式、填表式、问答式l系统设计说明书管理014.6信息系统开发4.6.4系统实施阶段工作内容包括：l系统实施的领导l程序的编制l人员培训l系统调试和转换管理014.6信息系统开发4.6.5系统维护评价阶段（P82）l系统维护的目标系统能正常运行、系统资源能有效利用；系统不断 完善；系统功能得以扩充；系统效率得到提高l系统维护的任务维护任务包括：程序、数据文件、代码、机器与设 备等。l系统评价的内容管理014.7小结系统的开发过程数据库的设计过程
