第3章 数据库系统的设计方法
《数据库原理与应用》(第三版) 课件 第3章 数据库设计技术
分析的方法。
２０２３／９／９
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３．２需求分析
２．数据流图（ｄａｔａ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ）
◆ ＳＡ方法只是对问题分析的一种思想，在具体的分析过程中还需要借助其他 的分析工具，这样才能完成对分析过程和结果的记录、对用户需求的表达
系统调研也称项目调研，即把系统开发当作项目来运作，其主要目的是通过接 触用户以了解并最终明确用户的实际需求。这个过程是一个系统分析人员理解
和掌握用户业务流程的过程，是一个需要不断与用户进行沟通和磋商的过程。
系统调研方法比较灵活，因人、因系统而异。大致过程可以分为以下几个步骤
来完成：
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３．２需求分析
第３章数据库设计技术
· ３．１数据库设计概述
·３．２需求分析
· ３．３数据库结构设计 · ３．４数据库的实施、运行和维护
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第三章数据库设计技术
３．１数据库设计概述
◆数据库设计是指在现有的应用环境下，从建立问题的概念模型开始，
逐步建立和优化问题的逻辑模型，最后建立其高效的物理模型，并据 此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地收集、存储和管理数据 ，满足用户的各种应用需求。
的。所有这些结果都应该跟用户确认后予以书面形式确定下来。
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３．２需求分析
３．２．２需求分析的方法
１．ＳＡ方法
针对数据库设计，形成用户需求的有效表达，这种表达在说明书中多以数据流图、数
据字典等形式来描述。
为建立用户需求的表达，可以采用多种分析方法来完成。这些方法主要包括自顶向下
和自底向上两种方法，其中常采用的方法是自顶向下的结构化分析方法（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ＳＡ）。
数据库设计步骤简述
数据库设计步骤简述数据库设计步骤简述数据库技术是信息资源的开发、管理和服务的最有效的手段，因此数据库的应用范围越来越广，从小型的单项事物处理系统到大型的信息服务系统大都利用了先进的数据库技术来保持系统数据的整体性、完整性和共享性。
数据库应用软件和其他软件一样，也有它的诞生和消亡。
数据库应用软件作为软件，在其生命周期可以看作有三个大的时期：软件定义时期，软件开发时期和软件运行时期。
按照规范化设计方法，从数据库应用系统设计和开发的全过程来考虑，将数据库及其应用软件系统的生命周期的三个时期又可以细分为六个阶段：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、实施及运行维护。
一、需求分析信息需求：指目标系统设计的所有实体、属性、以及实体间的联系等，包括信息的内容和性质，以及由信息需求导出的数据需求。
处理需求：指为得到需要的信息而对数据进行加工处理的要求，包括处理描述，发生的频度、响应时间以及安全保密要求等。
进行数据库设计首先必须准确了解与分析用户需求。
需求分析是真个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步。
作为地基的需求分析是否做得充分与准备，决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量。
需求分析做得不好，甚至会导致整个数据库设计返工重做。
需求任务分析:需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。
新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库。
需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。
信息要求是指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质。
由用户的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。
处理要求是指用户要求完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。
新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求需求分析的方法：通过调查了解了用户需求后，需要进一步分析和表达用户的需求。
第3章 数据模型及其设计
3.6.1从概念模型到关系模型
设计步骤:
第一步,对概念模型“符号化” 用符号表示实体名、属性名、联系名
如： 学生 xs 学号 xh 姓名 xm 性别 xb … 课程代号 kcdh 课程名 kcm … 系代号 xdh 系名 ximing … …
3.2.1 现实世界
组织模型： 组织模型：
是一个组织中所有对象，在规定规则的指 导和控制下，相互协调运动而构成的一个有机整 体。
3.2.1 现实世界
组织模型 对象 个体 特征
事物（或个体）及 其联系 事物的集合 （即对象） 事物（即个体）
表现事物
3.2.2 概念世界
又称信息世界或观念世界，是对现实世界的第1层 次抽象，是现实世界在头脑中的反映
（4）外关键词(Foreign Key)
如有关系，学生（学号，姓名，性别，…） 成绩（学号，课程号，分数） 设有关系A和B，若属性组合K是A的主关键词，但不是B的关键词，则称K是B相 （学号）是“学生”的主关键词，但不是“成绩”的主关键词，则称（学号）是 对于A的外关键词。 “成绩”的外关键词。
3.5.3 关系模型的特点
第三章
数据模型及其设计
数据库基础
主要内容：
数据库数据主要特性 数据抽象过程 数据模型的基本概念 概念模型设计 关系数据模型 关系模型设计 关系数据库创建 数据装入
3.1 数据库数据主要特性
结构化特性（structural） 持久性特性(persistence) 海量特性(great capacity) 有效性特性(effectiveness)
个体或事物
对象 个体集合) (个体集合)
组织
规则
活动 活动
第3章 焊接数据库系统
尽可能增大数据库的完备性 数据库资源尽可能适应共享的需要 尽可能减少数据的冗余度 字段命名要简单明了
界面设计概述
大部分商用决策支持系统和信息系统的代码中，有百分之七十到八十是 用来实现人机界面的。
界面设计遵循原则
一致性 适应性 简明性 指导性 结构性
随着计算机技术的发展，数据库系统逐步改善。
材料原始数据 一般的焊接性试验结果
实际 生产 记录
焊接工艺评定 焊接工艺规程 焊工技术档案
生产计划
焊接数据库逐渐商品化：哈尔滨工业大学开发的数据库 已经在哈尔滨锅炉有限责任公司、华北油田、玉门油田、 上海宝钢集团、大庆石油管理局投入使用。清华大学开 发的数据库系统已经在广东核电合营有限公司使用。
2. 焊接数据库系统
焊接数据库的基本类型及功能
数据库技术已经渗透到焊接领域的各个方面： 原材料 焊接试验 焊接工艺 焊接生产
焊接工艺评定数据库系统 主要功能：记录维护、记录查询、记录打印
焊接工艺规程数据库系统
主要功能
数据库记录定位 编辑记录 追加记录 删除记录 取消修改 拷贝记录 浏览记录 记录预览和打印 坡口图形处理 浏览焊接工艺评定
第三章 焊接数据库系统
陈波
本章内容
数据库技术概述 焊接数据库系统 焊接数据库系统设计
1.数据库技术概述
数据库 数据库技术的发展 数据库技术的发展趋势 数据库管理系统及其选择
数据库
1.数据库技术概述
什么是数据库？
数据库系统举例：
—门户网站的用户管理系统
—企业信息管理系统
—学校学籍管理与档案管理系统
数据库的新用途
数据开采 数据仓库 中心库
数据库应用的设计原理与实现
数据库应用的设计原理与实现数据库是组织文件的一种技术，它可以存储和管理数据，将数据组织成表格的形式，方便存取、处理和分析。
在软件开发领域，数据库是十分重要的一环，因为它能够提供数据共享、数据保护、数据完整性和安全性的保障。
数据库应用的设计过程中，需要遵循一定的原则和方法，以确保数据库能够满足需求、易于维护和扩展。
一、数据库设计原则数据库设计的原则主要包括三个方面：范式原则、数据完整性原则和安全性原则。
1.范式原则范式原则是数据库设计的核心原则之一，指的是根据数据关系的特征来定义表格结构，以实现约束和减少数据冗余。
范式一般被分为五个级别，即第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德规范化（BCNF）和第四范式（4NF）。
范式越高，则数据库存储的数据越规范，但是会增加数据库表格之间的关系，访问数据的效率会降低。
因此，在设计数据库时需要根据实际情况选取合适的范式。
2.数据完整性原则数据完整性原则是保证数据库中数据准确性、可靠性和一致性的重要机制。
数据能否准确无误地插入、修改和删除是数据完整性的关键点，与此有关的主要有三个方面：实体完整性、域完整性和参照完整性。
实体完整性保证表格中每一行的唯一性，域完整性保证表格中每一列的数据类型和取值范围的准确性，参照完整性保证表格之间关联数据的一致性。
3.安全性原则安全性原则是指在数据库设计中应该考虑保护数据的安全，防止未授权的访问和恶意破坏。
安全性原则包括两个方面：用户权限管理和数据备份与恢复。
用户权限管理是指给用户分配合适的权限，以避免未经授权的访问和操作；数据备份与恢复是指备份数据库以防止数据丢失或被破坏，并在数据丢失时能够及时恢复。
二、数据库设计方法数据库设计的方法主要有四种：实体关系建模、数据流建模、面向对象建模和关系模型转换。
1.实体关系建模实体关系建模（Entity-Relationship Modeling）是应用最广泛的数据库设计方法之一。
计算机专业毕业设计
第一章前言随着计算机的不断普及,社会上的各行各业都开始由计算机主宰着，不论是政府、企业、教育等各个单位的各个部门都有计算机来完成各种各样的工作，所以计算机知识的普及，计算机技术的广泛应用是势在必然的趋势，各个大中型企业、公司都会订阅一些关于本单位的杂导和期刊，这就会给杂志社带来很大的工作量，为使期操作更加简单、快捷我计划设计开发本系统——报刊杂志订阅系统。
学习计算机知识的目的在于更加准确、快捷的解决现实生活中的各种问题。
我们只有不断的更新和完善自己的知识、在实践中积累经验，才能做出好的软件为社会服务，为使用者提供便利我以这个标准要求自己应用JSP平台＋ACCESS；用到的主要技术：HTML、CSS、B/S，逐步实现杂志订阅管理和公司信息管理的全部功能。
一、报刊杂志订阅系统的简介本系统是一个基于JA V A平台技术的B/S结构的管理信息系统，主要作用是帮助杂志社完成杂志社管理和公司信息管理。
所以整个系统分为两个主要功能模块：杂志订阅管理模块和公司信息管理模块。
开发环境：JA V A平台+Access+JSP；用到的主要技术：JSP。
其中杂志订阅管理模块侧重点是维护公司订阅杂志的信息，强调的是哪些公司在什么时期订阅了什么杂志；公司管理模块侧重点是维护所有公司的一些基本信息和数据信息。
本系统具有良好的可维护性和可伸缩性，并具有较高的稳定性。
二、报刊杂志订阅系统的用户需求(一) 总体功能需求报刊杂志订阅系统是针对杂志社的大量处理工作用计算机进行全面现代化管理。
系统开发的总任务是实现杂志社各种信息的系统化、规范化和自动化。
系统功能分析是在系统开发的总体任务的基础上完成的。
本系统主要完成的功能包括杂志订阅模块，公司管理模块，公司数据模块三个主要模块及一些辅助模块。
以实现用户方便的输入、查询、统计相关报表的业务需求。
(二) 系统具体功能描述1.杂志订阅模块完成杂志订阅信息的添加、删除、修改、批量修改、查询、数据导出、数据统计。
数据库设计的原则与方法
数据库设计的原则与方法数据库设计是指在数据库系统开发的过程中，对数据库的结构、组成和关系进行规划的过程。
它是数据库系统设计的基础，也是保证数据库系统高效运行和数据安全的前提。
为了实现良好的数据库设计，必须遵循一些基本的原则和方法。
一、数据库设计的原则1.规范化原则规范化是指为了使数据不产生冗余和不一致现象而对数据库中的关系进行优化。
规范化的目的是通过将数据划分为更小的表结构，从而减少数据冗余和数据不一致的发生。
数据库规范化的核心是通过消除数据冗余，使每个数据项只出现在一个表中，并且确保数据存储完整，不重复。
2.一致性原则一致性是指在数据库设计中确保数据的完整性和一致性。
一致性原则是数据库设计中必须考虑的一个重要原则，它要求在设计数据库时，数据必须符合特定的规则和约束条件，保证数据的正确性和唯一性。
3.可扩展性原则可扩展性是指在数据库设计中，必须考虑到未来的扩展和变化。
数据库的设计必须能够支持新需求和扩展，同时又能适应变化和发展，保证整个系统的可靠性和稳定性。
4.接口透明原则数据库的设计中，必须考虑到接口的透明性，要保证接口的简单易用，并且容易被应用程序所调用。
只有考虑到接口的透明性，才能让系统的使用变得更加方便和高效。
二、数据库设计的方法1.分层设计方法分层设计是指将数据库设计分为三层：数据层、业务逻辑层和界面层。
其中，数据层是指数据库物理结构，业务逻辑层是指应用程序中的处理逻辑，界面层是指用户界面设计。
分层设计的优点是可以清晰地区分数据库的不同层级，方便维护和管理。
2.实体关系模型设计方法实体关系模型是指数据库中不同实体之间的关系。
实体是指数据库中的具体对象，实体关系模型是指通过实体之间的关系来表达数据之间的联系。
数据库设计师通过建立实体之间的关系来建立数据之间的联系，从而更好地管理和利用数据。
3.面向对象设计方法面向对象设计是指利用面向对象的技术来完成数据库设计和建模。
面向对象设计与传统的关系数据库设计相比，具有更明显的优势，可以更好地解决一些复杂的关系问题。
高级数据库知识点
第一章数据库基础知识1.信息就是新的有用的事实和知识。
信息具有有效性、有用性和知识性的特性。
P12.信息具有四个基本特征；（1）信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识（2）信息是有用的（3）信息能够在空间和时间上被传递（4）信息需要一定的形式表示。
P13数据是用于承载信息的物理符号。
P14数据的四个特征（1）数据有“型”和“值”之分（2）数据受数据类型和取值范围的约束（3）数据有定性表示和定量表示之分（4）数据应具有载体和多种表现形式。
P25数据处理的概念；围绕着数据处理所做的工作称为数据处理。
数据处理时指对数据收集、组织、整理、加工、存储、传播等工作。
P36数据处理工作分为三类：数据管理、数据加工、数据传播。
P37数据管理：在数据处理中最基本的工作是数据管工作。
数据管理是其他数据处理的核心和基础。
P38数据管理工作包括三项内容：组织和保存数据、进行数据维护、提供数据查询和数据统计功能。
P39传统的数据管理方法是人工管理方法。
P310数据库简称为DB，他是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。
P311数据库的特征：数据库中的数据具有数据整体性、数据库中的数据具有数据共享性。
P412数据库管理系统简称DBMS，它是专门用于管理数据库的计算机系统软件。
数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询、和统计等操作功能，并完成对数据库完整性、安全性进行控制的功能。
P513数据管理系统的操作功能：数据定义功能、数据建立功能、数据维护功能、数据查询和统计功能。
P514数据库管理系统的目标是让用户更方便、更有效、更可靠的建立数据库和使用数据库中信息资源。
P515管理信息系统简称MIS，它是计算机应用领域的一个重要分支。
P616管理信息系统有2个特点管理信息系统是以数据库技术为基础的、管理信息系统一般采用功能选单方式控制程序。
P617一个数据库系统由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、数据库应用系统和数据库管理员五个部分构成。
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数据库原理及设计
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数据库设计的基本步骤（续）
二、数据库设计的过程(六个阶段)
⒈需求分析阶段 准确了解与分析用户需求（包括数据与处理） 最困难、最耗费时间的一步
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数据库设计的基本步骤（续）
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现实世界
软件项目开发周期
信息世界
数据库世界
建模
模型转换
数据 库
规范化
数据 库
需求分析阶段：分析客户的业务和数据处理需求；
概要设计阶段：设计数据库的E-R模型图，确认需求信 息的正确和完整；
详细设计阶段：将E-R图转换为多张表，进行逻辑设计， 并应用数据库设计的三大范式进行审核；
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数据库设计概述
数据库设计
数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造（设 计）优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立 数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数 据，满足各种用户的应用需求，包括信息管理要求和 数据操作要求。
目标：为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施 和高效率的运行环境
新系统的各种要求。 ⑷ 确定新系统的边界
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常用调查方法
(1) 跟班作业 (2) 开调查会 (3) 请专人介绍 (4) 询问 (5) 设计调查表请用户填写 (6) 查阅记录
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需求分析过程
需求分析过程
数据库原理及设计
⒉概念结构设计阶段 整个数据库设计的关键 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成 一个独立于具体DBMS的概念模型
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数据库设计的基本步骤（续）
⒊逻辑结构设计阶段 将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模 型 对其进行优化
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⒉ 数据结构
数据结构反映了数据之间的组合关系。
一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由 若干个数据结构组成，或由若干个数据项和数据结 构混合组成。
对数据结构的描述 数据结构描述＝｛数据结构名，含义说明，
组成:｛数据项或数据结构｝｝
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⒉ 数据结构
课堂检查 平时成绩 考试安排
出试卷 评成绩
补考名单 成绩单
P3 考试
试卷 考试表
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数据字典
数据流图表达了数据和处理的关系，对各个数据 流、加工、数据文件并没有详细的说明。
数据字典就是用来定义数据流图中的各个成分的 具体含义，是各类数据描述的集合，即元数据， 而非数据本身。
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需求分析的任务
❖需求分析的任务 ❖需求分析的重点 ❖需求分析的难点
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需求分析的任务
详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等） 充分了解原系统（手工系统或计算机系统） 明确用户的各种需求 收集和分析需求数据，确定新系统边界 充分考虑今后可能的扩充和改变
数据流图
（2）进一步分解，得到下一层数据流图。
2号图：
借书单
2.1 借书 查找
借书单
2.2 借书 登记
读者文件
图书文件
借书文件
3号图：
还书单
3.1 还书 查找
借书记录
过期罚款单
3.2 罚款 处理
借书记录
3.3 还书 登记
数据库原理及设计
借书文件
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图书文件 40
数据流图
在画数据流图时应注意以下几点： • 自外向内、自顶向下、逐层细化、完善求精 • 命名、输入流和输出流不能同名 • 每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流，反 映出此加工数据的来源与加工的结果。 • 编号 • 父图与子图的平衡
数据库实施阶段 数据库运行维护阶段
数据库的设计步骤
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第三章 数据库设计
数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施和维护
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需求分析
需求分析的任务 需求分析的方法 数据流图和数据字典
பைடு நூலகம்
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需求分析
需求分析的任务 需求分析的方法 数据流图和数据字典
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需求分析的方法
调查需求 达成共识 分析表达需求
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调查用户需求的具体步骤
⑴ 调查组织机构情况 ⑵ 调查各部门的业务活动情况。 ⑶ 在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对
数据存储：以类似书本的符号表示数据暂存的处所对数据文 件进行的处理，可以用指向或离开的箭头表示。
数据来源及终点：用命名的方框表示，表明数据的来源或数 据去向。
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数据流图
画数据流图的一般步骤如下： （1）首先画系统的输入输出，即先画顶层数据流图。
图书管理员 读者要求
例如： 借书单 = 读者编号 + 图书编号 借书记录 = 读者编号 + 图书编号 + 借书日期
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数据库设计概述
数据库设计的特点 数据库设计方法 数据库设计的基本步骤
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数据库设计方法
手工与经验相结合方法
设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系 数据库运行一段时间后常常不同程度地发现各 种问题，增加了维护代价
良好的数据库设计
节省数据的存储空间 能够保证数据的完整性 方便进行数据库应用系统的开发
糟糕的数据库设计
数据冗余、存储空间浪费 内存空间浪费 数据更新和插入的异常
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3
第三章 数据库设计
数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施和维护
逻辑设计和物理设计与选用的DBMS密切相关
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数据库设计的基本步骤（续）
一、数据库设计的准备工作：选定参加设计的人
1.系统分析人员、数据库设计人员
自始至终参与数据库设计
2. 用户和数据库管理员
主要参加需求分析和数据库的运行维护
3.应用开发人员（程序员和操作员）
➢建立数据库 ➢编制与调试应用程序 ➢组织数据入库 ➢进行试运行
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数据库设计的基本步骤（续）
⒍数据库运行和维护阶段 数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行 在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评 价、调整与修改
设计一个完善的数据库应用系统往往是上 述六个阶段的不断反复
第三章 数据库设计
学习目的和要求
◆数据库设计的目的、 意义及内容
◆数据库系统设计 方法及步骤
数据库原理及设计
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1
为什么需要设计数据库？
修建茅屋需要设计吗？
修建大厦需要设计吗？
结论：当数据库比较复杂时我们需要设计数据库
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2
为什么需要设计数据库？
规范设计法
基本思想：过程迭代和逐步求精
数据库原理及设计
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9
数据库设计方法（续）
计算机辅助设计
ORACLE Designer 2000 SYBASE PowerDesigner Microsoft Visio
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数据库设计概述
数据库设计的特点 数据库设计方法 数据库设计的基本步骤
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数据库设计的基本步骤（续）
⒋数据库物理设计阶段 为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物 理结构（包括存储结构和存取方法）
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数据库设计的基本步骤（续）
⒌数据库实施阶段 运用DBMS提供的数据库语言（如SQL）及宿 主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果
数据流
数据流
处理
数据 输出
信息要求 处理要求
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分析和表达用户需求（续）
2．分解处理功能和数据
(1)分解处理功能 ➢将处理功能的具体内容分解为若干子功能
(2)分解数据 ➢处理功能逐步分解同时，逐级分解所用数据，形成 若干层次的数据流图
(3)表达方法 ➢ 处理逻辑：用判定表或判定树来描述 ➢ 数据：用数据字典来描述
数据库原理及设计
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25
需求分析的重点
调查的重点是“数据”和“处理”，获得用户对 数据库的要求