数据库 第三课

Step3：将概念模型转化为关系 模型，确定关系模式。
Step4：根据关系设计理论，对模 式进行规范化处理，根据实际需求 决定范式的级别。
Step5：评价设计结果，模拟实际工作环境，预设可能的应用，对 模式进行适当的调整。
Step6：确定基本表、视图、索引、查询表、输入输出表
完成设计
数据库设计举例
第三章 数据库系统的设计方法
本章内容
第一节 数据库系统设计概述 第二节 需求分析 第三节 概念结构设计 第四节 逻辑结构设计 第五节 数据库物理设计 第六节 数据库实施 第七节 数据库运行与维护
数据库系统设计概述
• 软件危机和软件工程学
从认识论的角度看，整个软件开发 过程归结为两项主要活动：认识所要 解决的问题及相关的事物；用计算机 能够懂的语言，对问题域的认识表达 出来，最终产生一个机器能够执行的 系统。
1 需求分析和规范说明 2 软件的逻辑设计和物理设计 3 程序设计 4 正确性证明和验证 5 维护
数据库设计的步骤
需求分析 概念结构 设计 逻辑结构 设计 物理设计 数据库 实施 运行维护
需求分析是对即将管理的问题域所要解决的问题及相关 的事物进行认识。 概念结构设计、逻辑结构设计和物理设计是数据库应用 系统开发人员对问题域进行描述，因为问题域比较复杂所以 分为三个阶段：对客观现实概念化，转化成计算机能够处理 的结构及物理结构的组织。 数据库实施和维护使用计算机语言，把对问题域的认识 表达出来，最终产生一个机器能够执行的系统。
1 在桌面或小型数据库中，只需给出文件目录、文件名， DBMS自动分配存储空间； 2 在大型数据库中，需要确定数据存储的位置。如SQL-Server 中，物理数据的存储，通过定义设备来控制，设备是逻辑 单元，表示预分配的磁盘区域，在设备中存储数据、索引 和日志。一个设备允许定义32767个数据库，每个数据库 又可定义20亿个表，所有数据库的大小不能超过设备的大 小，一个数据库可以跨越多个设备，一般情况下，一台服 务器上应用的数据库都少于5个，通过只有一个。 在工作组和企业级的数据库系统中，数据量已达到Mega— Giga—Tera—Petals，因此必须精心规划跨磁盘或通道的存 储介质分配，有三级存储：内存、光盘和磁盘。
面向对象的设计过程
• 需求分析 确定功能，将功能划分为组，每一组作为单独的一 个应用。 • 概念结构设计、逻辑及用户界面设计 设计基本表、视图、索引等 • 实现阶段(多种方式实现) 通过DBMS提供的工具 通过设计工具 通过编写程序
数据库设计流程图
Step1：列出建立数据库的 目的，明确这个数据库能够 干什么 Step2：将工作分类 定出主题， 根据主题所需搜集原始数据，筛 选信息，确定实体、联系、属 性，构建概念模型。
• Step4： 根据关系设计理论，对模式进行规范化处理，根 据实际需求决定范式的级别。 • 学生（学号，姓名，性别，年龄，联系地址，邮件） • 课程（课号，课程名，先修课程，学分） • 学生选课（学号，课号，成绩） • 作业（课号，学号，作业代号，分数） • 试验（课号，学号，试验代号，分数） • 考试（ 课号，学号，开始类型，分数）
• • • 1. 2. 3. 4. 5. 6. Step1：列出建立数据库的目的，明确这个数据 库能够做什么。 目的：网络课程学生学籍管理 功能： 保存学生基本信息 记录学生学习成绩 评价学生学业 允许学生或有关人员查询学生成绩 邮寄学生毕业证书和成绩单 管理部门或教师分析教学结果
• Step2： 将工作分类，定出主题、根据主题所需 搜集原始数据，帅选 信息。确定实体、联系、属性，构建概念模型。
第六节 数据库实施
• 数据库实施工作内容： 定义数据库结构 数据入库 编制和调试应用程序 数据库试运行 • 数据库试运行工作： 功能测试：查询、修改、插入、删除 性能测试：响应时间、安全性、完整性、容错
第七节 数据库运行与维护
• 由于数据库运行过程中物理存储不断变化，环境 也会不断变化，所以对数据库的运行管理与维护 工作成为长期、不可或缺的维护工作，主要任务 是： • １给用户授权或回收部分用户的权限 安全性和完整性的修改和重定义 ２数据库的转储和日志文件备份 ３数据库性能的监测、分析和改进 监督数据库系统的运行，分析系统运行效率。 ４ 数据库再组织和重构
数据流：
数据流 数据流
数据来源
处理
数据输出
数据字典：
各类数据描述的集合，是管理数据的数据、元数据。
第三节 概念结构设计
• 概念结构设计方法
自顶向下、自底向上、逐步扩张、混合策 略。
• 结果
E-R图
第四节 逻辑结构设计
• • 任务：把概念模型转化为计算机模型，关系模型。 任务：把概念模型转化为计算机模型，关系模型。 原则：一个实体型转化为一个关系模式，实体的 原则：一个实体型转化为一个关系模式， 属性和码就是关系的码。 属性和码就是关系的码。 一个M：N联系转换成一个关系模式 联系转换成一个关系模式， 一个M：N联系转换成一个关系模式，如学生选 学号，课程号、成绩） 课（学号，课程号、成绩） 1：N联系 独立或合并 如系和学生 ： 联系 1：1联系 如系和系主任 ： 联系 如教师、 两个以上实体的多元联系 如教师、课程和参考书 合并具有相同码的关系模式。 合并具有相同码的关系模式。
• 早期的软件开发所面临的问题比 较简单，从认识清楚到要解决的 问题，到用程序表达出来，都不 是太难。随着计算机应用问题域 的复杂度急剧膨胀，软件生产规 模不断扩大，软件产品功能需求 不断提高，原有的软件开发方法 造成了软件效率的下降。
软件危机
传统的阶段将软件生产分为5个阶段： 传统的阶段将软件生产分为 个阶段： 个阶段
第二节 需求分析
1、需求分析的任务： 、需求分析的任务：
了解所要处理的对象，如组织、部门、企业等 工作概况，明确用户的需求，确定系统的功能。
2、需求分析的内容： 、需求分析的内容：
信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。 存储什么数据、完成什么功能、有什么使用限 制？
3、需求分析的方法： 、需求分析的方法：
姓名 学号 姓名 电话 学生 邮件 M 光盘 课程名 媒体 N 1 课程 学时 学分 选修 讲授 课程 教师
地址
职称
网络 教材
• Step3：将概念模型转化成关系模型，确定关系模 式。 • 学生（学号，姓名，性别，年龄，联系地址，邮 件） • 课程（课号，课程名，先修课程，学分） • 学生选课（学号，课号，成绩 • 作业代号，得分， • 试验代号，得分， 考试类型，分数） •
跟班作业、访谈、问卷调查、查阅历史 记录。。。
4、需求分析的过程 、
通过自顶向下或自底向上的分析方法，用 数据流图和数据字典描述系统，再次与用 户交互，征得用户的认可。
• 数据字典的内容：
数据项： 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（数据完整性约束） 数据结构： 数据结构：数据结构名、含义说明、结构组成。 数据流： 数据流：数据流名、说明、来源和去向、平均流量 和高峰期流量。 数据存储：数据存储名、说明、编号、流入（出） 数据存储 的数据流、组成、数据量、存取方式等。 处理过程： 处理过程：过程名、说明、输入、输出数据流等。
• 关系模式的规范化和优化 • 设计用户子模式 照顾用户习惯 使用用户术语 考虑系统安全
第五节 数据库物理设计
• 数据库物理结构 数据库在物理设备上的存储结构和存取方法 • 步骤 确定物理结构 评价空间和时间效率 • 内容 1 综合考虑存取时间、存储空间利用率和维护代价 三方面的因素 2 设计数据库的存取路径，建立索引 3 确定数据存储的位置，分布存储、内存、光盘、 磁带等。
• Step5：评价设计结果，模拟实际工作环境， 预设可能的应用，对模式进行适当的调整。 • Step6：确定基本表、视图、索引、查询表、 输入输出表
我们构造完概念模型以后呢，由于现在 计算机还缺乏足够的智能，所以我们要 转换为计算机能够处理的方式，所以这 时候要把概念模型转换为计算机数据模 型，在转换过程中要注意，因为一些工 作环境中的实际情况，计算机要打破它 原来的工作方式，这时候要找到一种平 衡，要客户符合计算机管理的习惯，另 外一种就是对计算机做适当修改尽量按 照用户的要求。所以在转换当中有一些 工作要做。