《数据库原理及应用（Access 2003）（第二版）》-陈光军-电子教案 第12章

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1、数据库原理及应用（Access 2003）（第二版）,陈光军 张秀芝 主编 中国水利水电出版社,第12章 数据库设计实例 本章学习目标 本章以“销售与应付账管理系统”为例讲述使用Access设计小型数据库应用系统的方法和详细过程。通过本章的学习，读者应掌握以下内容： 收集和分析需求数据 数据库的概念设计 数据库的物理设计 使用Access设计小型的数据库应用系统,12.1 数据库设计概述 12.1.1 数据库设计的内容和要求 数据库设计的任务是在DBMS的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统，如图12-1所示。 图12-1 数据库设计

2、的内容和要求 数据库设计应该与应用系统的设计相结合。即数据库设计应包含两方面的内容： 一是结构（数据）设计，也就是设计数据库框架或数据库结构。 二是行为（处理）设计，即设计应用程序、事务处理等。,12.1 数据库设计概述 12.1.1 数据库设计的内容和要求 1结构特性的设计 结构特性与数据库状态有关，即改变实体及实体间的联系的静态特性有关。结构设计就是设计各级数据库模式。决定数据库系统的信息内容，由数据库设计来实现。 例1 在“销售与应付账管理系统”数据库中需要存储的表信息如下。 系统用户（用户ID、用户名、密码）。 产品信息（ID、产品名称、最初余额、地区ID、开账日期）。 产品颜色（颜色

3、）。 产品单位（单位）。 销售单位信息（ID、单位名、最初余额、地区ID、开账日期）。 销售单项（ID、销售单、产品名称、颜色、单位、数量、单价）。 销售单（ID、销售单位、单号、订单时间、截止日期）。 收款信息（ID、销售单位、日期、备注、收款金额）。 余额调整信息（ID、销售单位、日期、备注、调整金额）。,12.1 数据库设计概述 12.1.1 数据库设计的内容和要求 2行为特性的设计 行为特性与数据库状态转换有关，即改变实体及其特性的操作。它决定数据库系统的功能，是事务处理等应用程序的设计。 例2 在“销售与应付账管理系统”中，有如下操作要求： 通过销售订单模块可以产生报价单、下订单、续

4、订单管理、产生销货发票，它是客户订单管理的理想选择。 通过销售订单模块，有助于企业经营者了解公司最畅销的产品，识别最好的客户，把握最佳商业机会，增加企业利润。另外销售订单模块具有全面的报表功能，从接受订单到销售分析以及佣金报表，可以为企业提供有效信息以便进行高效的业务操作。 销售订单模块不仅使销售订单处理自动化，还改善了整个流程。通过使用销售订单模块，用户可以添加客户和到货地点，并在执行订单之前进行催款；销售订单处理模板可以实现重复订单或重复客户的业务操作，简化订单处理流程；此外，销售订单模块具有用多个仓库的存货满足一个订单并生成运输标签的功能，避免由于业务失误而造成损失。,12.1 数据库设

5、计概述 12.1.1 数据库设计的内容和要求 应付账款模块帮助用户掌握所有的供货商资料。即需即取的报表功能可以让用户随时了解应付账款方面存在的问题，并轻松掌握供应商的当前资料和历史资料，有助于用户更好地做出相关商业决策。全面的统计报表功能让用户及时觉察和了解重要的商业动向，以便集中精力管理当前的业务。 传统的软件工程方法把重点放在对处理过程的设计上。在数据库设计中，主要精力应该首先放在数据库模型，即结构特性的设计上。 根据系统的结构和行为两方面的特性，系统的设计开发也分为两个部分，一部分是作为数据库应用系统核心和基础的数据库设计，另一部分是相应的数据库应用软件的设计开发。这两部分是紧密相关、相

6、辅相成的，组成统一的数据库工程，如图12-2所示。,12.1 数据库设计概述 12.1.1 数据库设计的内容和要求 图12-2 结构设计和行为设计示意图,12.1 数据库设计概述 12.1.2 数据库设计过程 （1）数据库系统的分析和设计阶段。 需求分析； 概念结构设计； 逻辑结构设计； 物理结构设计； 应用程序设计及调试； 性能测试与确认。 （2）数据库系统的实现和运行。 数据库实施； 数据库运行； 数据库维护； 数据库重组。,12.2 需求分析 12.2.1 确认用户需求，确定设计范围 调查与初步分析用户的需求通常需要四步： （1）调查组织机构情况。包括了解该组织的部门组成情况，各部门的职

7、责等，为分析信息流程作准备。 （2）调查各部门的业务活动情况。包括了解各个部门输入和使用什么数据，如何加工处理这些数据，输出什么信息，输出到什么部门，输出结果的格式是什么。这是调查的重点。 （3）在熟悉了业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求，包括信息要求、处理要求、完全性与完整性要求，这是调查的又一个重点。 （4）对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界，确定哪些功能是由计算机完成或将来准备让计算机完成，哪些活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。,12.2 需求分析 12.2.1 确认用户需求，确定设计范围 调查与初步分析用户的需求通常需要四步： （1）

8、调查组织机构情况。包括了解该组织的部门组成情况，各部门的职责等，为分析信息流程作准备。 （2）调查各部门的业务活动情况。包括了解各个部门输入和使用什么数据，如何加工处理这些数据，输出什么信息，输出到什么部门，输出结果的格式是什么。这是调查的重点。 （3）在熟悉了业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求，包括信息要求、处理要求、完全性与完整性要求，这是调查的又一个重点。 （4）对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界，确定哪些功能是由计算机完成或将来准备让计算机完成，哪些活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。,12.2 需求分析 12.2.3 需求说明书 我们

9、一般采用数据流图DFD来描述系统的功能。DFD可以形象地描述事务处理与所需数据的关联，便于用结构化的系统分析方法，自顶向下，逐层分解，步步细化。 在数据流图中，用命名的箭头表示数据流，用圆圈表示处理、用矩形或其他其他形状表示数据存储。图12-3就是一个简单的DFD图。数据流图可以作为自顶向下，分层逐步细化的描述工具。顶层的一个圈可以进一步分为第二层、第三层直到最底层，直到一个圆圈表示一种基本的操作为止。除了用一套DFD描述数据的动态走向外，还要从原始的数据资料中分析整理出下述数据信息。 （1）数据元素的名称、同义词、性质、取值范围、提供者、使用者、控制权根、保密要求、使用频率。 （2）数据量。

10、 （3）数据之间联系的语义说明。 （4）各个部门对数据的要求以及数据处理要求。 图12-3 数据流示意图,12.2 需求分析 12.2.3 需求说明书 例3 “销售与应付账管理系统”的最终DFD图如图12-4所示。 图12-4 数据库流图,12.3 概念结构设计 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念结构模型的过程就是概念结构设计，它是整个数据库设计的关键。概念结构设计的目标是产生反映全组织信息需求的整体数据库概念结构，即概念模式。概念模式是整个组织中各个用户共同关心的信息结构。它必须独立于计算机的任何数据模型，不受特定的数据库管理系统的限制，不考虑计算机软硬件技术细节，方便与用户进行交

11、流。 描述概念结构的工具是E-R图。E-R方法的基本步骤包括：设计局部E-R图；综合成初步E-R图；优化成基本E-R。概念结构设计又可分为局部视图设计和视图集成两个步骤，如图12-5所示。 图12-5 概念结构设计的步骤,12.3 概念结构设计 12.3.1 设计局部E-R图 1确定实体和属性 可以先按照数据流程图中“数据存储”的内容来定义实体及其属性，然后再进行必要的调整。实际上，属性和实体之间并没有严格的界线。属性是数据库中基本的数据单元，在给定的应用环境中，属性不需要作进一步的描述，属性与其他实体之间没有联系。如果需要作进一步的描述，或者与其他实体有联系，则应作为实体。为了减少实体个数，

12、能定义为属性的不要定义为实体。 实体类型定义之后，它的属性也可以随之确定。为实体类型命名，使名称可以反映实体的语义性质。接下来对每个实体的内部数据进行分析。根据语义来分析实体中属性间的函数依赖，确定能够惟一标识实体的候选关键字和主关键字。 2确定联系类型 依据需求分析结果，考查任意两个实体类型之间是否存在联系，若有联系，要进一步确定联系的类型。在确定联系时应注意两点：一是不要丢掉联系的属性；二是尽量取消冗余的联系，即取消可以从其他联系导出的联系。 联系类型确定后，也要给联系命名，使其反映联系的语义性质，一般用动词命名。例如“支付”。,12.3 概念结构设计 12.3.1 设计局部E-R图 3画

13、出局部E-R图 图12-6 销售管理子系统的局部E-R图,12.3 概念结构设计 12.3.2 综合成初步E-R图 1局部E-R图的合并 综合过程从确定公共实体类型出发，当系统规模较大时，先确认各个局部E-R图中那些实体类型相同，并非一目了然的实体类型。可以首先考查同名实体类型，再考查具有相同关键字的实体类型。 2消除冲突 由于局部E-R图是各部门局部应用的反映，各个局部E-R图之间难免出现不一致的地方，称之为冲突。一般有三种类型的冲突： （1）属性冲突，有属性域的冲突和属性取值精度或单位的冲突等。例如零件号，有的部门把它定义为整数，有的部门把它定义为字符型。不同的部门对零件号的编码也不同。

14、（2）命名冲突，包括属性名、实体名、联系名之间的同名异义或者异名同义问题。如对科研项目，财务科称为项目，科研处称为课题，生产管理处称为工程。 处理命名冲突通常也像处理属性冲突一样，通过讨论、协商等行政手段加以解决。,12.3 概念结构设计 12.3.2 综合成初步E-R图 （3）结构冲突，同一个对象在不同的局部E-R图中有不同的表示。如在一个图中是属性，在另一个图中是实体。在一个图中是实体，在另一个图中是联系。在一个图中是1:m联系，在另一个图中是n:m联系等。 解决的方法通常是根据应用的语义对实体联系的类型进行综合或调整。 为了消除结构冲突，必须返回到需求分析阶段，做更加深入细致的调查研究，

15、经过认真分析之后再做一致性调整。具体调整手段可以考虑以下几种： （1）对同一个实体的属性取各个分E-R图相同实体属性的并集。例如，人事部门的职工属性一般都比生产部门职工属性多，若生产部门对职工的属性有特殊要求，如记录上下班时间等也可以加进去。 （2）根据综合应用的需要，把属性转变为实体，或者把实体变为属性。 （3）实体联系要根据应用语义进行综合调整。,12.3 概念结构设计 12.3.2 综合成初步E-R图 本例中的销售管理子系统的综合E-R图如图所示。,12.3 概念结构设计 12.3.3 初步E-R图的优化 1消除冗余属性 在各个E-R图中不应该有冗余属性存在，但是将它们综合成全局E-R图

16、之后，则可能出现冗余。例如，有些属性在几个不同的实体中重复出现。一个属性值可以通过计算从其他的属性值中推导出来，此时一般应把冗余的属性从全局模式中去掉。 2消除冗余联系 冗余的联系是指通过其他实体间的联系可以推导出来的间接联系。假设在进行数据抽象时反映了车间与零件之间或车间与产品之间的联系，由于对零件的加工已经通过车间里的职工表示出来了，在这里车间与零件之间或车间与产品之间的联系就是冗余联系。 概念结构设计经过了局部视图设计和视图集成两个步骤之后，成果应形成文档资料，如整个组织的综合E-R图及有关说明。,12.4 逻辑结构设计 概念结构设计的结果是得到一个与计算机、软硬件的具体性能无关的全局概念模式。数据库逻辑设计的任务是将概念结构转换成特定的DBMS所支持的数据模型的过程。从此开始便进入了“实现设计”，需要考虑具体DBMS的性能和具体的数据模型特点。从E-R图中所表示的概念模型可以转换成任何一种具体DBMS所支持的数据模型，如网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型。某些时期设计的应用系统中还在使用网状或层次数据模型，而新设计的数据库应用系统