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1、第 三 章,数据库系统设计的步骤和方法,主要内容,数据库设计概述 数据库规划 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库的实施和维护,数据库设计概述,数据库设计步骤 数据库设计的特点 返回,数据库设计步骤（1）,1、数据库系统的生存期：数据库应用系统从开始规划、分析、设计、实施、投入运行后的维护直到被新的系统取代而停止使用的整个期间，它通常将包含4个时期(或7个阶段)，即规划时期、设计时期(需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计)、实施时期和运行维护时期。,数据库设计步骤（2）,2.数据库系统的生存期内各阶段的主要任务如下： 1、数据库规划时期 2、数据库设计时期 3、数据库实
2、施时期 4、数据库运行与维护时期 返回,数据库规划时期,数据库规划时期：进行建立数据库的必要性和可行性分析。通过评审的可行性分析报告是这个时期的结束标记。 返回,数据库设计时期,这个时期一般分为如下的4个阶段： 需求分析阶段 概念结构设计阶段 逻辑结构设计阶段 物理结构设计阶段 返回,需求分析阶段（1）,需求分析阶段：利用数据库设计理论和方法，对现实世界的对象(组织、部门、企业等)，即用户的现行系统进行详细调查，收集支持系统目标的基础数据及其处理需求，其主要需求有： 信息需求，即数据库中应该存储哪些数据。 处理需求，即对数据库的动态性能需求，如响应时间，处理方式等。 安全性和完整性方面的需求,
3、返回,概念结构设计阶段,概念结构设计阶段：在需求分析的基础上，通过对用户需求进行分析、归纳、抽象，形成一个独立于具体DBMS和计算机硬件结构的整体概念结构，即概念模式。 返回,逻辑结构设计阶段,逻辑结构设计阶段：在概念结构设计的基础上，在一定的原则指导下将概念模式(E-R图)转换为某个具体DBMS支持的数据模型相符合的、经过优化的逻辑结构。 返回,物理结构设计阶段,物理结构设计阶段：为逻辑数据结构选取一个最适合应用环境的物理结构，包括存储结构和存取方法等。 返回,数据库实施时期,数据库实施时期：用DBMS提供的数据定义语言(DDL)和其它实用程序将数据库逻辑结构设计和物理设结构计结果用DDL严
4、格描述出来，成为DBMS可以接受的源代码，再经过调试产生目标模式，最后将数据装入数据库。 返回,数据库运行与维护时期,数据库运行与维护时期：收集和登记数据库运行的情况记录，用于评价并改善数据库系统的性能。 返回,数据库设计的特点（1）,具有如下特点： 1、反复性 (Iterative)； 2、试探性 (Tentative) ； 3、多步性 (multistage) ； 4、面向数据 (Data-Oriented) 。 返回,数据库设计的特点（2）,反复性 反复性(Iterative)：数据库设计需要反复修改，逐步完善。因为前阶段的设计是后阶段设计的起点和基础，而后阶段设计也会向前阶段反馈，提出
5、新的要求。 返回,数据库设计的特点（3）,试探性 试探性(Tentative)：由于设计过程中面临各种各样的要求和制约因素，且这些因素之间往往是矛盾的，导致数据库设计过程的试探性和设计结果的不唯一性。 返回,数据库设计的特点（4）,多步性 多步性(multistage)：数据库的设计常常由不同的人员分阶段进行，其目的是进行技术分工和分段把关，逐级审查，以保证设计的质量和进度。 返回,数据库设计的特点（5）,面向数据 面向数据(Data-Oriented)：在数据库设计中实施以信息需求为主，兼顾处理需求的设计策略。 说明：计算机应用系统设计的有两种方法 信息需求为主，兼顾处理需求的方法称为面向数
6、据的方法(Data-Oriented Approach) 以处理需求为主，兼顾信息需求的设计方法称为面向过程的方法(Process-Oriented Approach)。 返回,数据库规划,1、数据库规划工作的重要性：直接关系到整个数据库系统的成败，对一个企业或部门的信息化建设进程都将产生深远的影响。 2、数据库规划时期的主要工作：确定数据库系统在企业或部门的计算机系统中的地位以及各个数据库之间的联系；分析企业的基本业务功能，确定数据库支持的业务范围；回答是建立一个综合的数据库，还是建立若干个专门的数据库等问题，并对建立数据库的必要性和可行性进行分析。,返回,需求分析,1. 需求分析的任务 2
7、. 需求分析的步骤 返回,需求分析的任务,通过详细调查用户的现行系统(手工系统或计算机系统)的工作情况，深入了解其数据的性质和数据的使用情况，数据的处理流程、流向、流量等，并仔细地分析用户在数据格式、数据处理、数据库安全性、可靠性以及数据的完整性方面的需求，按一定规范要求写出设计者和用户都能理解的文档需求分析说明书。,返回,需求分析的步骤,需求分析的任务可分解为以下三个步骤： 1 需求调查 2 分析整理 3 撰写需求分析说明书 4 评审 返回,1.需求调查,需求调查的目的 需求调查的内容 需求调查的方式 需求调查的策略 返回,需求调查的目的,需求调查的目的：获得各个组织机构的业务数据及其相互联
8、系的信息，为分析整理工作做好前期基础工作。 返回,需求调查的内容, 组织机构情况：各个组织机构的组成，各部门的职责，各部门管理工作存在的问题，各部门中哪些业务适合计算机管理，哪些业务不适合计算机管理。 业务活动现状：各部门输入和使用的数据，加工处理这些数据的方法，处理结果的输出去向，输入/输出数据的格式，以及数据库中需要存储的数据。 外部要求：调查数据处理的响应时间、频度和发生的规则，以及经济性、安全性及完整性要求。 未来规划中对数据的应用需求等。 返回,需求调查方式, 个别交谈：仔细了解该用户业务范围的用户需求，特点是调查时不受其它人员的影响。 开座谈会：获得不同业务之间的联系信息，特点是与
9、会人员能互相启发。 发调查表：获得设计人员关心的用户需求问题。特点是调查目的准确，但效果依赖于调查表设计的质量。 跟班作业：获得业务活动情况和用户需求。特点是用户需求准确但比较费时。 查阅记录：获得具体的业务细节。 返回,需求调查的策略, 对高层负责人：个别交谈方式。可获得有关企业高层管理活动和决策过程的信息需求以及企业的运行政策、未来发展变化趋势等与战略规划有关的信息。 对中层管理人员：开座谈会、个别交谈或发调查表、查阅记录的调查方式。可获得企业的具体业务控制方式和约束条件，不同业务之间的接口，日常控制管理的信息需求并预测未来发展的潜在信息需求。 对基层业务人员：发调查表、个别交谈、跟班作业
10、或召开小型座谈会的调查方式。可获得每项具体业务的输入输出数据和工作过程、数据处理要求和约束条件等。 返回,2.分析整理,分析整理的工作主要有： 1、业务流程分析与表示 2、需求信息的补充描述 返回,业务流程分析与表示,业务流程分析与表示。通过业务流程分析，获得业务流程及业务与数据联系的形式描述。一般采用数据流分析法，分析结果以数据流图(Data Flow Diagram, DFD图)表示。DFD图描述了数据与处理关系及其数据流动的方向。,数据流图,数据流图中的主要图形元素,领书单,发票,数据流图,学生,学生,审查并 开发票 1,开 领书单 2,购书单,无效书单,教材存量表,数据流图,例：办理取
11、款手续的,数据流与数据加工之间的关系,分层的数据流图,为了表达数据处理过程的数据加工情况，需要采用层次结构的数据流图。按照系统的层次结构进行逐步分解，并以分层的数据流图反映这种结构关系，能清楚地表达和容易理解整个系统。,分层的数据流图,在多层数据流图中，顶层流图仅包含一个加工，它代表被开发系统。它的输入流是该系统的输入数据，输出流是系统所输出数据。 底层流图是指其加工不需再做分解的数据流图，它处在最底层。 中间层流图则表示对其上层父图的细化。它的每一加工可能继续细化，形成子图。,分层的数据流图,数据流图,思考题： 生产计划制定、生产作业过程记录、按泊位吞吐量统计的数据流程图。,返回,需求信息的
12、补充描述,需求信息的补充描述。除了用DFD图描述用户需求外，还需要用一些规范化表格对其细节信息进行补充描述。这些细节补充信息主要有： 数据字典。 业务活动清单：列出每一部门中最基本的工作任务，包括任务的定义、操作类型、执行频度、所属部门涉及的数据项以及数据处理响应时间要求。 其它需求清单：如完整性、一致性要求，安全性要求以及预期变化的影响需求等。 返回,1.数据字典,(1) 数据字典：对数据库(DFD图)中数据性质的描述，即元数据，而不是数据本身。它是对数据流程图上各个元素作出详细的定义和说明。 数据字典包括的内容：数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程。,数据项,数据项：数据的基本单元
13、，即最小单位。数据项的描述方法和内容是： 数据项描述=数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系。,领书单,发票,学生,学生,审查并 开发票 1,开 领书单 2,购书单,无效书单,教材存量表,返回,数据结构,数据结构：若干数据项组成的有意义的集合，反映了数据之间的组合关系。 数据结构的描述方法和内容是： 数据结构描述=数据结构名，含义说明，组成：数据项名列表,存折格式,数据结构的描述,存折户名所号帐号开户日性质（印密）1存取行50 户名2字母24 所号“001”“999” 帐号“00000001”“99999999” 开户日年月日 性质“1”“6
14、” 注：“1”表示普通户，“5”表示工资户等 印密“0” 注：印密在存折上不显示 存取行日期（摘要）支出存入余额操作复核,数据结构的描述,符 号 含 义 举 例 被定义为 与 x = ab .,. 或 .|. 或 x = a,b，x = a|b . 或 m.n 重复 x = a， x = 3a8 (.) 可选 x = (a) “.” 基本数据元素 x = “a” 连结符 x = 19,返回,领书单,发票,学生,学生,审查并 开发票 1,开 领书单 2,购书单,无效书单,教材存量表,发票=（学号）+姓名+书号+单价+数量+总价+书费合计 发票=学号）+姓名+发票行+书费合计 发票行=书号+单价+
15、数量+总价,各班学生用书表=系编号+专业和班编号+年级+书号 系编号=2数字2 专业和班编号=3数字3 年级=F/M/J/S 书名=字母+数字,数据流,数据流：某一处理输入(输出)的数据项或者数据结构。 数据流的描述方法和内容是： 数据流描述=数据流名，说明，数据流来源，数据流去向，组成：数据结构，平均流量，高峰期流量 其中： 数据流来源说明该数据流来自哪个处理过程。 数据流去向说明该数据流将传送给哪个处理过程。 平均流量是指单位时间(每天、每周、每月等)的传输次数。 峰期流量则是指在高峰时期的数据传输次数。 返回,数据存储,数据存储：处理过程中需要保存的数据集合，是数据流的来源和去向之一。它可以是手工凭证、手工文档，也可以是计算机文件等。 数据存储的描述方法和内容是： 数据存储描述=数据存储名，说明，编号，输入的数据流，输出的数据流，组成：数据结构，数据量，存取方式.其中： 数据量是指每次存取多少数据，每天(或每小时、每周等)存取几次等。 存取方法包括批处理或者联机处理，检索或者更新，顺序检索或者随机检索等。 输入的数据流用于指明其来源，输出的数据流用于指出其去向。 返回,处理过程,处理过程：处理过程也称加工过程，这里指数据库应用程序
