第4章数据库设计.ppt

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1、第4章 数据库设计,本章主要内容,数据库设计(Database Design,简记为DBD)是指对于给定的软、硬件环境，针对现实问题，设计一个较优的数据模型，建立DB结构和DB应用系统。 本章主要讨论DBD的方法和步骤，详细介绍DBD的全过程。本章的重点有两个： 概念设计中的ER模型设计方法。设计ER模型是一件实用性很强的工作,ER模型应该充分反映用户的需求。 逻辑设计中ER模型向关系模型转换的规则。,本章主要内容（续）,（1）DBS生存期及其7个阶段的任务和工作，DBD过程的输入和输出。 （2）概念设计的重要性、主要步骤。逻辑设计阶段的主要步骤。 （3）ER模型的基本元素，属性的分类，联系的

2、元数、连通词、基数。采用ER方法的概念设计步骤。 （4）ER模型到关系模型的转换规则。采用ER方法的逻辑设计步骤。,数据库设计,4.1 数据库设计概述 4.2 规划阶段 4.3 需求分析 4.4 概念设计 4.5 数据库逻辑结构设计及优化 4.6 数据库的物理设计 4.7 数据库的实现 4.8 数据库的运行与维护工作 本章小结,4.1 数据库设计概述,数据库设计的基本步骤,4.2 规划阶段,目标 进行建立数据库的必要性及可行性分析，确定数据库系统在组织中和信息系统中的地位，以及各个数据库之间的联系。 规划阶段的三个步骤 系统调查： 对企业组织作全面的调查，画出组织层次图，以了解企业的组织结构。

3、 可行性分析 从技术、经济、效益、法律等方面对建立数据库的可行性进行分析；写出可行性分析报告；组织专家进行讨论其可行性。 确定数据库系统的总目标和制定项目开发计划,规划报告,数据库规划工作完成以后，应写出详尽的可行性分析报告和数据库系统规划纲要，内容包括： 信息范围； 信息来源； 人力资源； 设备资源； 软件及支持工具资源； 开发成本估算； 开发进度计划； 现行系统向新系统过渡计划等。,4.3 需求分析,目标 对系统的整个应用情况作全面的、详细的调查，确定企业组织的目标，收集支持系统总的设计目标的基础数据和对这些数据的要求，确定用户的需求，并把这些要求写成用户和数据库设计者都能够接受的文档。

4、需求分析工作 分析用户活动产生，产生业务流程图 确定系统范围，产生系统范围图 分析用户活动涉及的数据，产生数据流图 分析系统数据，产生数据字典,需求分析阶段的输入和输出,需求说明书,需求分析的步骤,1）需求信息的收集 （1）调查的目的 首先，要了解组织的机构设置，主要业务活动和职能。 其次，要确定组织的目标，大致工作流程和任务范围划分。,（2）调查的内容 外部要求 业务现状 组织机构等,（3）调查方式 开座谈会； 跟班作业； 请调查对象填写调查表； 查看业务记录、票据； 个别交谈。,2）需求信息的分析整理,（1）业务流程分析 业务流程分析的目的是获得业务流程及业务与数据联系的形式描述。 一般采

5、用数据流分析法，分析结果以数据流图（data flow diagram，DFD）表示。 一个DFD由数据流、处理过程、数据存储等部分组成。,（2）分析结果的描述 除了DFD以外，还要用一些规范表格进行补充描述。,为了清楚地描述需求分析的结果，需要整理出下列清单： 数据项清单：列出每一个数据项的名称、含义、来源、类型和长度等。 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、所属部门及涉及的数据项等。 完整性、一致性要求。 安全性要求。 响应时间要求。 预期变化的影响。,3）评审 评审的目的在于确认某一阶段的任务是否全部完成，以避免重大的疏漏或错误。,4.4 概

6、念设计,目标 概念设计的目标是产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构，即概念模式。概念模式是独立于计算机硬件结构，独立于支持数据库的DBMS。 为什么需要概念设计 概念设计的主要步骤 进行数据抽象，设计局部概念模式 将局部概念模式综合成全局概念模式 评审,数据库的各级模式,概念设计的主要步骤,1）进行数据抽象，设计局部概念模式 先从个别用户的需求出发，为每个用户建立一个相应的局部概念结构。 设计概念结构时，常用的数据抽象方法是“聚集”和“概括”。,2）将局部概念模式综合成全局概念模式 综合各局部概念结构就可得到反映所有用户需求的全局概念结构。 在综合过程中，主要处理各局部模式对各种对象定义的

7、不一致问题。 在结构合并时，解决冗余问题，对信息需求的再调整与分析。,3）评审 消除了所有冲突后，就可把全局结构提交评审。 用户评审 DBA及应用开发人员评审,1）设计局部ER模式,局部模式,现有的教学 管理系统,初步分析系统的对象,根据服务种类分析教师子模块,局部ER图,其他局部模式,现有的教学 管理系统,初步分析系统的对象,根据服务种类分析学生子模块,局部ER图,其它局部模式,现有的教学 管理系统,初步分析系统的对象,根据服务种类分析课程子模块,局部ER图,ER模型的操作,包括实体类型、联系类型和属性的分裂、合并、增删等等,2）设计全局 ER模式,结构冲突解决方式1, 对于同一对象在不同的

8、局部E-R模型中产生不同的抽象: 把属性变为实体或实体变为属性，使同一对象具有相同的抽象，变换后产生的结果仍然要遵守4.4.3节中所阐述的两个基本规则。（一是实体与属性之间的联系只能是1：n的；二是属性本身不再具有需要描述的信息或与其他事物具有联系。）,结构冲突解决方式2, 对于同一实体在不同E-R模型中属性组成不同： 取两个分E-R模型属性的并，作为合并后的该实体属性，然后对属性的先后次序作适当调整。,结构冲突解决方式3, 对于实体间的相同联系呈现的不同的类型： 根据具体应用的语义，对实体间的联系作适当的综合或调整。,3）全局ER模式的优化,实体类型的合并 1:1联系的两个实体类型 具有相同

9、键的实体类型 冗余属性的消除 冗余联系的消除 利用规范化理论中函数依赖的概念消除冗余联系,例子：三个局部ER图合并成一个ER图,4.5 数据库逻辑结构设计及优化,4.5.1 逻辑设计环境,4.5.2 逻辑设计的步骤,目标 逻辑设计步骤,采用ER方法的逻辑设计步骤,4.5.3 ER模型向关系模型的转换,1）转换的一些问题 （1）命名和属性域的处理 关系模式的命名，可以采用E-R图中原来的命名，也可以另行命名。 （2）非原子属性的处理 E-R数据模型中允许非原子属性，这不符合关系模型的第一范式的条件。 对集合属性纵向展开，对元组属性横向展开。,（3）弱实体的处理,（4）联系的转换,R1（k，a，h

10、，s） (h为外键) R2（h，b）,l：N 联系,R1（k，a） R2（h，b，k ，s ） (k为外键),M：N 联系,变换关系模式为： R1（k，a） R2（h，b） R3（ h ， k，s） （k,h组成复合主键，k、h分别为外键）,多元联系,转换的关系模式为： R1（k，a） R2（h，b） R3（j ，c） R4（k，h，j， s） (k,h,j 组成复合主健，k,h,j分别为外键),例 库存信息管理系统的ER模型及转换,库存系统ER图,车间(车间号,车间名,主任名) 产品(产品号，产品名，单价) 仓位(仓位号，地址，主任名) 客户(客户号，客户名，联系人，电话， 地址，税号，账号

11、) 销售员(销售员号,姓名,性别,学历,业绩）,实体,入库（入库单号,入库量,入库日期,经手人, 车间号,仓位号,产品名） 出库（出库单号，出库量，出库日期，经手人， 客户号，产品名，仓位号） 订单（订单号，数量，折扣，总价，订单日期， 产品号，客户号，销售员号） 存储(仓位号,产品号,核对日期,核对员,存储量),联系,4.6 数据库的物理设计,目标 什么是数据库的物理结构 物理设计的步骤 存储记录结构设计 确定数据存放位置 存取方法的设计 完整性和安全性考虑 程序设计,4.7 数据库的实现,目标 实现数据库应做的主要工作 用DDL定义数据库结构； 组织数据入库； 对数据量不大的小型系统（人工） 主要工作：筛选数据；转换数据格式；输入数据；校验数据。 对大中型系统（自动） 主要工作：筛选数据；输入数据；校验数据；转换数据；综合数据。 编制与调试应用程序； 数据库试运行。 功能测试 性能测试（时空代价）,4.8 数据库的运行与维护工作,数据库的转储和恢复 数据库安全性、完整性控制 数据库性能的监督、分析和改进 数据库的重组织和重构造,本章小结,数据库的生命周期 数据库设计的步骤 ER模型 基本概念和引进对象后的扩展 ER模型的设计方法 ER模型向关系模型的转换,