第三章 数据库系统设计的步骤和方法

逻辑设计阶
设计阶
数据库实 阶
数据库 运 、维护阶
系统需求分析
数据库中的 信息内容
系统需求 调查
数据 处理 内容
系统需求分析
了解现实世 界的组织机 构情况
确定新系统 的边界
了解相关部 门的业务活 动情况
系统需求分析
系统需求调查的方法
跟班作业 开调查会 专人介绍 询问 设计调查 表 查阅数据 记录
数 据 库 系 统 设 计
物理模式设计 结构特性设计 行为特性设计
数据库系统设计概述
数据库用户的行为和动作是指 数据查询和统计、 数据查询和统计、事物处理及报表 处理等， 处理等，这些都要通过应用程序表 达和执行。 达和执行。 首先要将现实世界中的数据及 应用情况用数据流程图和数据字典 表示， 表示，并详细描述其中的数据操作 要求（即操作对象、方法、 要求（即操作对象、方法、频度和 实时性要求）， ），进而得出系统的功 实时性要求），进而得出系统的功 能模块结构和数据库的子模式。 能模块结构和数据库的子模式。
数据库系统设计概述
业
数 据 库 设 计 过
数据 概 逻辑 设计 设计 设计 户 设计 数据 数据
户业务 动 功 务设计 说 设计
数据 数据
数据库系统设计概述
应 求 （数据、处 ） 转换规则、 转换规则、 DBMS 求 优 求 设计概 结构 设计逻辑结构 逻辑设计阶 应 求， 求， DBMS详细 DBMS详细 数据 优 求 阶 概 设计阶
数据结构 数据流 数据存储 处理过程 数据项
1）处理过程的具体处理逻辑一般 用判定表或判定树来描述； 2）处理过程={处理过程名，说明， 输入：{数据流}，输出：{数据流}， 处理：{简要说明}}
系统需求分析
D1 在校学生
学 科
D3
学生学籍表
删除记录
a
学 C
退学通知
P1
退学处理
P2
毕业处理
学
派遣证
数据库系统设计概述
数 据 库 系 统 设 计
物理模式设计 结构特性设计 行为特性设计
根据库结构的动态特性（即数 根据库结构的动态特性（ 据库应用处理要求），在选定的D ），在选定的 据库应用处理要求），在选定的 BMS环境下，把数据库的逻辑结构 环境下， 环境下 模型加以物理实现， 模型加以物理实现，从而得出数据 库的存储模式和存取方法
存放
n 仓库
消除不必要的冗余， 消除不必要的冗余，设 计基本E 计基本E-R图
库存量Q4
存放量Q5
数据库概念结构的设计
数据库逻辑结构的设计
转换规则
概念模型
一般数据模型
DBMS 限制和特点
优化方法
特定的DBMS
优化的数据模型
1.
实
联系
转换规则
1 实 记录 门 n 实
1） 个实 转换 个记录； 2） 个1：n 联系转换 个系，系 记录 门
c
各系
b
D2 成绩记录
学 科
D4 学分记录
a
数据库概念结构的设计
用户 需求
抽象
信息 结构
结果
概念 模型
概念结构的特点 1）概念模型是现实世界的一个真实模型； 2）概念模型应当易于理解； 3）概念模型应当易于更改； 4）概念模型应易于向数据模型转换
数据库概念结构的设计
求 求1 求1.1 概念模式 求1.2 概念模式
…
求n 求n1 概念模式 求n.2 概念模式
需求分析 （自顶向下）
概念模式1
…
全局概念模式
概念模式n
概念结构设计 （自底向上）
数据库概念结构的设计
数据库概念结构的设计
概念结构的设计步骤
数据库概念结构的设计
分类
聚集
职工
“成员”
概括
张小英 王丽平 柳永
…
李成
数据抽象的方法
分类就是定义某一类概念作 为现实世界中一组对象的类 型，这类对象具有某些共同 的特性和行为。
设计分E-R 图
实体和属性 的区别
数据库概念结构的设计
职工
职工号
姓名
职称
年龄
职工
n
1
职称
职工号
姓名
年龄
职工号
姓名
职称
年龄
数据库概念结构的设计
号
号
n
1 n
号
医疗 1 医
数据库概念结构的设计
（E-R）1 （E-R）2
…
（E-R）n
（E-R）1
（E-R）2
（E-R）12 初步E-R
（E-R）3
基本E-R
数据库概念结构的设计
部门号 名称 领导
职工
姓名 年龄 性别 工资
职工号
姓名
工资
性别
年龄
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。
数据库概念结构的设计
类 类 术 职工
员
干
概括定义了类型之间的一种子集联系，它抽象了 类型之间的“所属”的语义。
数据库概念结构的设计
数据库概念结构的设计
生 成 初 步 E-R E-R E-R E-R E-R E-R E-R E-R
属性冲突 命名冲突 结构冲突
1）同一对象在不同的应用中具有 ） 不同的抽象； 不同的抽象； 2）同一实体在不同分 ）同一实体在不同分E-R图中的属 图中的属 性组成不一致。此类冲突所包含的 性组成不一致。 属性个数和属性排列次序不完全相 同； 3）实体之间的联系在不同的分 ）实体之间的联系在不同的分E-R 图中呈现不同的类型
仓库号 地点 面积
仓库 1 仓储 n 产品 数量
产品号
产品名
价格
方案1 联系形成的关系独立存在。 方案1：联系形成的关系独立存在。 仓库（仓库号，地点，面积）； 仓库（仓库号，地点，面积）； 产品（产品号，产品名，价格）； 产品（产品号，产品名，价格）； 仓储（仓库号，产品号，数量） 仓储（仓库号，产品号，数量）. 方案2 联系形成的关系与n端对象合并。 方案2：联系形成的关系与n端对象合并。 仓库（仓库号，地点，面积）； 仓库（仓库号，地点，面积）； 产品（产品号，产品名，价格，仓库号， 产品（产品号，产品名，价格，仓库号， 数量） 数量）
数 据 字 典 及 其 表 示
数据结构 数据流 数据存储 处理过程 数据项
系统需求分析
数 据 字 典 及 其 表 示
数据结构 数据流 数据存储 处理过程 数据项
1）数据流是数据结构在系统内传 输的路径 2）数据流={数据流名，说明，流 出过程，组成：{数据结构}，平均 流量，高峰期流量}系统需求分析1Fra bibliotek门-职工
门-职工系
n
职工
职工
数据库逻辑结构的设计
1.
3） 系
实
联系
转换规则
个连结记录，并 两个系，
个m：n 联系， 转换时 实 记录 连结记录 ；
学
m
选课
学
课
n
学
-选课
课
-选课
课
选课
数据库逻辑结构的设计
1. 实 联系 转换规则
联系， 转换时 个连结记 连结记录 间 K个系，系 均 4）K（ 3）个实 间 录，并将联系转换 K个实 记录 为实 连结记录。
初步E-R
基本E-R
视图集成的两种方法
数据库概念结构的设计
生 成 初 步 E-R E-R E-R E-R E-R E-R E-R E-R
属性冲突 命名冲突 结构冲突
1）属性值的类型、取值范围或取 ）属性值的类型、 值集合不同 2）取值单位冲突 ） 1）同名异义冲突，即不同意义的 ）同名异义冲突， 对象在不同的局部应用中具有相同 的名字 2）异名同义冲突，即意义相同的 ）异名同义冲突， 对象在不同的局部应用中有不同的 名字
件 n 件
件 件
领导
连结
构
连结
数
数据库逻辑结构的设计
1. 实 转换规则 概 个实 转换为关系 个关系，实 属 关系 属 ，实 码 关系 码，关系 结构 关系 间联系 2. 实 间联系 转换规则 （1）1：1联系 转换 1）将1：1联系转换为 个独 关系，与该联系 连 各 实 码 联系 属 均转换为关系 属 ， 个实 码均 该关系 选码 2）将1:1联系与 实 对应 关系 并，则 并关系 加属 ， 属 为联系 属 与联系 关 个实 码
1）数据存储是数据及其结构停留 或保存的地方，也是数据流的来源 和去向之一； 2）数据存储={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， 存储频度，存取方式}
数 据 字 典 及 其 表 示
数据结构 数据流 数据存储 处理过程 数据项
系统需求分析
数 据 字 典 及 其 表 示
数据库逻辑结构的设计
间联系 2. 实 间联系 转换规则 （2）1：n联系 转换 1） 种 将联系转换为 个独 关系， 关系 属 与该联系 连 各实 码 联系 属 组 ， 该关系 码为n 实 码 2） 种 n 实 加 属 ， 属 联 系对应 1 实 码 联系 属 构 ， 属 关系 码 变。
数据库逻辑结构的设计
选择局部应 用
• 根据系统情况，在多层数据流程图中选择一个适当 层次的数据流程图，作为设计分E-R图的出发点。 • 根据局部应用的数据流程图中标定的实体集、属性 和码，并结合数据字典中的相关描述内容，确定实 体之间的关系 • 属性不能再具有需要描述的性质，必须是不可分割 的数据项； • 属性不能与其他实体具有联系
设计 评价设计， 设计，
结构 预测 满
设计阶
实现 数据库实 阶 试验 运 满 维护数据 、维护数据库