《数据库原理与应用 教学课件 ppt 作者 陆慧娟 主编 吴达胜 刘建平 黄长城 副主编 第7章 数据库设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库原理与应用 教学课件 ppt 作者 陆慧娟 主编 吴达胜 刘建平 黄长城 副主编 第7章 数据库设计（134页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 数据库设计,7.1数据库设计概述,7.1.1数据库设计的任务、内容和特点 7.1.1.1 数据库设计的任务 数据库设计是指根据用户需求研制数据库结构的过程。 数据库设计的任务如图7.1所示:,数据库设计的任务,7.1.1.2 数据库设计的内容 数据库设计包括数据库的结构设计和数据库的行为设计两方面的内容。 （1）数据库的结构设计 数据库的结构设计是指根据给定的应用环境，进行数据库的模式或子模式的设计。它包括数据库的概念设计，逻辑设计和物理设计。 （2）数据库的行为设计 数据库的行为设计是指确定数据库用户的行为和动作。,7.1.1.3 数据库设计的特点 “三分技术，七分管理，十二分基础数
2、据”讲的就是数据库建设的基本规律。 硬件，软件和干件的密切结合。 结构（数据）设计应该和行为（处理）设计密切结合，是一种“反复探寻，逐步求精”的过程。 也就是说，整个设计过程中要把数据库结构设计和对数据的处理设计密切结合起来。,7.1.2数据库设计方法简述 数据库设计方法目前可分为四类：直观设计法、规范设计法、计算机辅助设计法和自动化设计法。 直观设计法 直观设计法也叫手工试凑法，在相当长的一段时期内，数据库设计主要采用直观设计法。,2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)。 下面简单介绍几种
3、常用的规范设计方法。,（1）基于E-R模型的数据库设计方法 1976年由P.P.Schen提出。 基本思想：在需求分析的基础上，用E-R图构造一个反映现实世界之间联系的企业模式，确定后再将此企业模式转换成基于一特定的DBMS的概念模式。,（2）基于3NF的数据库设计方法 具体设计步骤分为五个阶段： 设计企业模式，利用规范化得到的3NF关系模式画出企业模式； 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； 设计数据库的物理模式(存储模式) 对物理模式进行评价； 数据库实现。,（3）基于视图的数据库设计方法 基本思想是为每个应用建立自己的视图
4、，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： 1）消除命名冲突； 2） 消除冗余的实体和联系； 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。,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。 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。,一个好的数据库设计方法应该达到以下标准： 1）使设计者在规定的期限内，一合理的工作量设计出具有实用价值的数据结构。 2）具有足够的灵活性和通用性，并且
5、是可以再生产的。 一种好的数据库设计方法至少应包括设计过程，设计技术，评价标准，信息需求和描述机制,7.1.3 数据库设计的步骤 1需求分析阶段 2概念设计阶段 3逻辑设计阶段 4物理设计阶段 5数据库实施阶段 6数据库运行、维护阶段,数据库设计步骤,分析系统需求,6、数据库运行和维护阶段,数据库设计步骤,系统需求分析阶段,概念结构设计阶段,逻辑结构设计阶段,物理结构设计阶段,数据库实施阶段,数据库使用维护阶段,运行、维护数据库,数据入库，编制应用程序,将E-R图转换成具体关系模式 建立逻辑模型、用户视图,综合各个用户的应用需求,形成独立于DBMS的概念模型 用E-R图描述,安排物理存储，设计
6、索引,7.2 系统需求分析,7.2.1 系统需求分析的任务 1. 调查分析用户活动 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。 （2）调查各部门的业务活动情况，包括各部门输入和输出的数据与格式、所需的表格与卡片、加工处理这些数据的步骤、输入输出的部门等。 （3）调查分析的方法,需求分析阶段,熟悉 业务 活动,明确 用户 需求,确定 系统 边界,分析 系统 功能,分析 系统 数据,编写 分析 报告,调查 机构 情况,数据 字典,数据 流程 图,用户 活动 图,用户,数据库 设计 人员,常用的调查方法有以下几种 ： 跟班作业。通过亲身参加业务工作来了解业
7、务活动的情况。这种方法可以比较准确地理解用户的需求，但比较耗费时间。 开调查会。通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求。座谈时，参加者之间可以相互启发。 询问。对某些调查中的问题，可以找专人询问。 设计用户调查表。如果调查表设计得合理，这种方法很有效，也易于为用户接受。 查阅记录。即查阅与原系统有关的数据记录。,2. 收集和分析需求数据，确定系统边界 （1）信息需求指目标范围内涉及的所有实体、实体的属性以及实体间的联系等数据对象，也就是用户需要从数据库中获得信息的内容与性质。由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。 （2）处理需求指用户为了得到需求的信息而对数据进行加工处
8、理的要求，包括对某种处理功能的响应时间，处理的方式(批处理或联机处理)等。 （3）安全性和完整性的需求。在定义信息需求和处理需求的同时必须确定相应的安全性和完整性约束。,系统分析报告应包括如下内容： （1）系统概况、系统的目标、范围、背景、历史和现状； （2）系统的原理和技术，对原系统的改善； （3）系统总体结构与子系统结构说明； （4）系统功能说明； （5）数据处理概要、工程体制和设计阶段划分； （6）系统方案及技术、经济、功能和操作上的可行性。,3. 编写需求分析说明书,随系统分析报告提供下列附件： （1）系统的硬件、软件支持环境的选择及规格要求(所选择的数据库管理系统、操作系统、汉字平台
9、、计算机型号及其网络环境等)。 （2）组织机构图、组织之间联系图和各机构功能业务一览图。 （3）数据流程图、功能模块图和数据字典等图表。,7.2.2 系统需求分析的方法 分析和表达用户需求的方法很多，主要方法有自顶向下和自底向上两种 （a）自顶向下的需求分析 （b）自底向上的需求分析,7.2.2.1 数据流图 数据流图的绘制建立在SADT的基础上，采取自上而下的方法。首先，将整个系统作为一个处理（功能），绘制顶层图。然后，逐级细化，分解成详略不同的多层数据流图，直到满足需要为止。,7.2.2.2 数据字典 数据字典是系统中各类数据描述的集合。对数据库设计来讲，它是对系统中数据的详细描述，是各类
10、数据结构和属性的清单，它与数据流图互为注释。数据字典中的内容在数据库设计过程中还要不断修改、充实和完善。 一般来说数据字典中应包括对以下几部分数据的描述：,1数据项 数据项是数据的最小单位，对数据项的描述应包括： 数据项=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 2数据结构 数据结构是若干数据项有意义的集合。对数据结构的描述应包括： 数据结构=数据结构名，含义说明，组成：数据项和数据结构,3数据流 数据流可以是数据项，但更一般的情况下是数据结构，表示某一处理过程的输入或输出数据。对数据流的描述应包括： 数据流=数据流名，说明，数据流来源，数据流
11、去向，组成：数据结构，平均流量，高峰期流量,4.数据存储 数据存储定义的目的是确定最终数据库需要存储那些信息。 （1）考察数据流图中每个数据存储信息，确定其是否应该而且可能由数据库存储，若是，则列入数据库需要存储的信息范围。,（2）定义每个数据存储。对数据存储的描述应包括：数据存储名、存储的数据项说明、建立该数据存储的应用（即数据处理）、存取该数据存储的处理过程、数据量、存取频度（指每天或每小时或每分钟存取几次）、操作类型（是检索还是更新）和存取方式（是批处理还是联机处理，是顺序存取还是随机存取）等。,5.处理过程 （1）考察数据流图中的每个数据处理，确定正在设计的数据库系统是否应该而且可能支
12、持这个处理过程。如果应该而且可能支持，把这个功能列入数据库系统支持的应用范围。 （2）对于每个处理过程，进行严格定义，内容包括： 数据处理=处理过程名、说明、处理：简单说明、输入：数据流、输出：数据流。,需求分析注意点,确定用户需求是一件很困难的事情。这是因为： 第一，应用部门的业务人员常常缺少计算机的专业知识，而数据库设计人员又常常缺乏应用领域的业务知识，因此相互的沟通往往比较困难。 第二，不少业务人员往往对开发计算机系统有不同程度的抵触情绪。有的认为需求调查影响了他们的工作，给他们造成了负担，特别是新系统的建设常常伴随企业管理的改革，这会遇到不同部门不同程度的抵触。,第三，应用需求常常在不
13、断改变，使系统设计也常常要进行调整甚至要有重大改变。 面对这些困难，设计人员特别应该注意： 1用户参与的重要性 2用原型法来帮助用户确定他们的需求 3预测系统的未来改变,7.3概念结构设计,根据需求分析阶段形成的新系统需求分析说明书，把用户的信息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。用E-R图来描述现实世界的概念模型。,概念结构设计阶段,合并 取消 冲突,修改 重构 消除 冗余,数据 字典,数据 流程 图,功能 模块 图,抽象 数据,设计 局部 视图,局部 E-R图,初步 E-R图,基本 E-R图,7.3.1 概念模型的特点 概念结构设计是将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即
14、概念模型的过程。 概念模型可以看作是现实世界到机器世界过度的第一中间层次，它能反映客观世界，并表达用户的需求。 概念模型具备以下主要特点：,（1）概念模型是现实世界的一个真实模型 概念模型是对现实世界的抽象和概括，真实，充分反映现实世界中事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。 （2）概念模型易于交流和理解。 概念模型简洁明了，独立于计算机系统，因此可以用来与不具备计算机专业知识的用户交流意见，便于用户参与数据库的设计，从而保证设计工作的质量和效率。,（3）概念模型易于修改和扩充。 概念模型便于维护，当环境或用户需求发生变化时，可以方便地对概念模型进行修改和扩充。 （4）概念模型易于
15、向各种数据模型转换。 概念模型独立于特定的DBMS，因而更加稳定，能方便地向关系模型、网状模型或层次模型等各种数据模型转换。,设计概念结构通常有自顶向下、自底向上、逐步扩张和混合策略等4类方法。其中最经常采用的策略是自底向上方法。即自顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构，如下所示。,7.3.2 概念结构设计的方法与步骤,概念结构设计的步骤一般可分为两步：,第一步是抽象数据，设计局部E-R模型，即设计用户视图。 第二步是集成局部E-R视图，形成全局的E-R模型，即视图的集成。如下所示。,1.数据抽象 所谓抽象是对实际的人、物、事和概念进行人为处理，它抽取人们关心的共同特性，忽略非本
16、质的细节，并把这些特性用各种概念精确地加以描述，这些概念组成了某种模型。,7.3.3 数据抽象与局部E-R模型设计,一般有三种数据抽象：分类、聚集和概括。 分类(Classification) 分类定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型，将一组具有某些共同特性和行为的对象抽象为一个实体。分类抽象了对象值和型之间是“成员”的语义。在E-R模型中，实体集就是这种抽象。例如，在生产管理中，“电脑”是一件产品，表示“电脑”是产品中的一员，他具有产品共同的特性和行为。, 聚集(Aggregation) 聚集是定义某一类型的组成部分，它抽象了对象内部类型和对象内部“组成部分”的语义。若干属性的聚集组成了实体型。例如把实体集“产品”的“产品号”、“产品名”、“价格”、“性能”等属性聚集为实体型“产品”。, 概括(Generalization) 概括定义了类型之间的一种子集联系，它抽象类型之间的“所属”的语义。例如
