数据库设计的基本原理与方法
《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
８
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：
２０２３／９／９
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
２０２３／９／９
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。
２０２３／９／９
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）。
数据库设计原理介绍
2.1为什么要数据库设计
1）现实数据表格的转换
学号：100234
课名
操作系统 数据结构 C 语言 经济法
成 绩单
姓名：韦大宝
成绩
学分
85
3
90
4
98
3
75
2
班级：9624_102
英语
2.1为什么要数据库设计
5）持久化 UML对象的持久化 XML数据的持久化 其他数据的持久化
持久化
2.2 概念设计
数据库设计的工作内容
外模式A
外模式B
应用系统 所需要处 理的数据
对象
概
映射
念
模
逻辑模式（模式）
式
转换
映射
内模式
2.2 概念设计
没有概念设计的的情形
应用体数据世界
层次数据库
其他数 据模型
2.4 数据库的等价性
1）等价的意义
一个数据库可能是错的：数据库中的数据和 现实数据不等价 但因为概念建模阶段不能保证完备性和正确 性，数据等价是没有保证的 所以，我们希望的是在数据库设计阶段不要 放大这种错误
2.4 数据库的等价性
1）等价的意义
• 数据等价是一种需求 • 数据库等价是这种需求的具体表现 • 数据模式等价是数据库等价的实现
• 模式规范化方法
保持函数依赖和无损连接性
2.4 数据库的等价数据性属性 方法属性
伴随属性（键）
UML 类图
元数据映射
关系数据库逻辑模式
对象
对象持久化
元组或表
第7章 数据库设计-数据库原理及应用-微课视频版-李唯唯-清华大学出版社
主要内容
CONTENTS
1 两个实体集之间的联系 2 多个实体集之间的联系 3 实体集内部的联系 4 用E-R图表示概念模型
1. 两个实体集之间的联系
5. 数据字典--处理过程
• 处理过程描述业务处理的处理逻辑和输入、输出。
• 处理过程描述 ＝｛处理过程编号，处理过程名，说明，输入： ｛数据流｝，输出：｛数据流｝，处理：｛简要说明｝｝
【例】“审核”处理过程的描述如下： 处理过程：审核 说明：审核入库单信息是否合格 输入：入库单 输出：合格或不合格入库单 处理：对采购员提交的入库单进行审核，检查入库单填写是否 符合要求，产品实际入库数量和金额与入库单上填写的数据是 否一致。
• 概念模型的特点 (1)能真实、充分地反映现实世界； (2)易于理解； (3)易于更改； (4)易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。
• 描述概念模型的工具 E-R模型
数据库原理及应用
Database Principle and Application
7.3.2 概念模型的E-R表示方法
重庆理工大学 计算机科学与工程学院
1. 需求分析的任务
• 调查的重点是“数据”和“业务处理”。 • 确定业务规则。 • 业务规则：业务处理数据以及产生数据的方法和步骤。
2. 需求信息的搜集
• 需求信息收集步骤 ✓ 业务知识的研究 ✓ 制定调研计划 ✓ 选用调研方法进行调研
• 需求信息的来源 ✓ 客户 ✓ 最终用户 ✓ 管理人员
3. 需求分析的内容
4. 业务及数据分析
业务及数据分析的内容： • 确定业务 • 业务流程分析 • 业务规则分析 • 数据流程分析
5. 数据字典--数据项
• 数据项是是不可再分的数据单位。
-数据库原理及应用第二版-第8章数据库设计
需求 分析
逻辑结构 设计
物理 设计
图 7－ 2
8.1.3数据库设计的基本步骤
需求分析阶段 概念结构设计 结构设计阶段 逻辑结构设计 物理结构设计 功能设计 行为设计阶段 事务设计 程序设计 数据库实施阶段 数据库运行和维护
需求分析：收集信息并进行分析和整理，是后 续的各个阶段的基础。概念结构设计：对需求分析 的结果进行综合、归纳形成一个独立于具体的DBMS 的概念模型。逻辑结构设计：将概念结构设计的结 果转换为某个具体的DBMS所支持的数据模型，并对 其进行优化。物理数据库设计：为逻辑结构设计的 结果选取一个最适合应用环境的数据库物理结构。 数据库行为设计：要设计所包含的功能，功能间的 关联关系以及一些功能的完整性要求；数据库实 施：运用DBMS提供的数据语言以及数据库开发工 具，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库， 编制应用程序，组织数据入库并进行试运行。数据 库运行和维护阶段：投入正式使用，在其使用过程 中不断对其进行调整、修改和完善。
常用的发现事实的方法有： 1、检查文档 2、面谈 3、观察业务的运转 4、研究 5、问卷调查
8.3 数据库结构设计
8.3.1概念结构设计
概念设计的特点和策略 1、概念模型的特点 有丰富的语义表达能力。 易于交流和理解。 易于更改。 易于向各种数据模型转换，易于导出与DBMS 有关的逻辑模型。
必须注意：关系上定义的索引数并不是越多越好， 系统为维护索引要付出代价，查找索引也要付出代价。 例如，若一个关系的更新频率很高，这个关系上定义的 索引数不能太多。因为更新一个关系时，必须对这个关 系上有关的索引做相应的修改。
聚簇存取方法 为了提供某个属性或属性组的查询速 度，把这个或这些属性(称为聚簇码)上具有 相同值的元祖集中存放在连续的物理块称为 聚簇。 一个数据库可建立多个聚簇，一个关系 只能加入一个聚簇。
数据库原理及应用实验报告
数据库原理及应用实验报告一、实验目的通过本次实验，深入理解数据库的原理与应用，掌握数据库的基本操作和常见应用场景。
二、实验内容1.数据库的基本概念与原理：关系型数据库与非关系型数据库的区别，数据库的组成要素，关键概念解释等。
2. 数据库的设计与建模：根据需求设计数据库的ER图，熟悉数据库建模工具的使用，如Eclipse、PowerDesigner等。
3.数据库语言与操作：学习SQL语言，包括数据定义语言（DDL），数据操作语言（DML），数据控制语言（DCL）等，通过SQL语句对数据库进行增删改查操作。
4.索引的使用与优化：了解数据库索引的原理和作用，学习索引的创建、使用和优化技巧，提高数据库查询性能。
5.数据库的备份与恢复：掌握数据库的备份与恢复的方法，学会使用数据库备份工具进行数据的完整备份和恢复操作。
三、实验步骤1.确定数据库需求，设计ER图。
2.使用数据库建模工具创建数据库表，定义字段和关系。
3.使用SQL语句创建数据库和表结构。
4.插入数据并进行增删改查操作，验证数据库的正常使用。
5.创建索引并对查询语句进行优化，提高查询性能。
6.使用数据库备份工具进行数据备份，测试数据的完整恢复。
四、实验结果与分析本次实验中，我选择了一个简单的学生管理系统作为实验的对象。
首先，根据需求设计了ER图，确定了数据库表的结构和关系。
然后使用数据库建模工具创建了对应的数据库表。
接下来，使用SQL语句对数据库进行了初始化和插入数据，并通过增删改查操作验证了数据库的正常使用。
在插入大量数据后，使用索引对查询语句进行了优化，提高了查询性能。
最后，使用数据库备份工具对数据进行了完整备份，并进行了测试恢复操作，确保数据的可靠性和完整性。
通过本次实验，我深入了解了数据库的基本概念与原理，掌握了数据库的设计与建模技巧。
同时，我也学会了使用SQL语言进行数据库的增删改查操作，并掌握了索引的使用和优化方法。
数据库的备份与恢复操作也让我加深了对数据库安全性的认识。
数据库管理系统的原理与实现
数据库管理系统的原理与实现数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是一种用于管理和组织数据的软件工具。
它提供了一种结构化的方法来存储、管理和查询数据。
DBMS在当今信息时代起着至关重要的作用，广泛应用于各行各业，包括企业管理、学术研究、医疗保健等领域。
本文将探讨数据库管理系统的原理与实现。
一、数据库管理系统的基本原理数据库管理系统的基本原理是建立在关系模型理论的基础上的。
关系模型是一种通用且简单的数据组织方式，其中数据以表格的形式呈现，每个表格包含了一组记录，每个记录包含了多个字段。
通过构建表之间的关系，可以实现数据的连接、过滤和查询。
数据库管理系统的基本原理包括以下几个方面：1. 数据库设计：数据库设计是数据库管理系统的基础，它包括确定需要存储的数据以及数据之间的关系。
在数据库设计过程中，需要考虑数据的完整性、一致性和性能等因素。
2. 数据库查询语言：数据库查询语言（如SQL）是与数据库进行交互的工具。
通过使用查询语言，用户可以方便地对数据库进行增删改查操作，实现数据的检索和更新。
3. 数据库事务管理：事务是指一组数据库操作的逻辑单元，它要么全部执行，要么全部取消。
数据库管理系统通过实现事务管理，确保数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，保证数据的完整性和可靠性。
4. 数据库安全性：数据库管理系统需要提供安全机制来保护数据的安全性和隐私性。
这包括用户身份认证、权限管理、数据加密等功能，以防止非授权用户的访问和恶意攻击。
二、数据库管理系统的实现数据库管理系统的实现可以分为两个层次：逻辑层和物理层。
1. 逻辑层：逻辑层是数据库管理系统与用户之间的接口，它实现了数据库查询语言和事务管理等功能。
逻辑层将用户的请求翻译成对数据库的具体操作，包括数据的查询、插入、更新和删除等操作。
2. 物理层：物理层是数据库管理系统与实际存储介质之间的接口，它负责将数据库的逻辑结构映射到物理存储介质上。
数据库设计的基本原理和实现方法
数据库设计的基本原理和实现方法一、引言随着信息化时代的到来，数据已成为企业、组织等各种机构的重要资源，但如何有效地管理、保存和利用这些数据却是一个复杂的问题。
数据库设计作为一个重要的信息系统领域，直接影响着企业、组织和个人的信息化水平。
本文将探讨数据库设计的基本原理和实现方法。
二、数据库设计基本原理1.需求分析在进行数据库设计之前，首先要对需求进行充分的分析。
需求是指系统用户的要求及其对系统功能、性能、安全等方面的要求。
通过需求分析，可以清晰地获得系统用户的需求，确定数据库的基本结构和数据逻辑模型，为后续的数据库设计提供准确的基础。
2.概念设计概念设计是数据库设计的第一阶段，也是最为重要的阶段。
概念设计即通过对业务层面的分析，抽象出数据的基本元素及其之间的关系，确定数据库的基本设计。
在概念设计阶段，需要进行实体关系的设计，通过对实体间的属性和关系的分析，确定实体与实体之间的关系及其属性，从而完善数据库的设计，确保数据库的正常运行。
3.逻辑设计逻辑设计是在概念设计的基础上进行的。
逻辑设计主要是将抽象的实体关系模型转化为具体的关系模型，确定关系型数据库各个表之间的联系，参照外部键等，为后续的物理设计提供准确的数据模型。
在逻辑设计的过程中，需要进一步设计数据表并进行规范化，为后续的物理设计提供准确的数据模型。
4.物理设计物理设计是数据库设计的最后一步，主要是将逻辑设计转化为实际的存储方案，包含数据文件、索引文件、事务日志等。
物理设计需要考虑到数据的安全性、可靠性、性能、扩展性等方面的问题，在不同的场景下需要选用不同的物理设计方案。
三、数据库设计实现方法数据库设计实现方法有多种，本文将介绍以下三种常用的实现方法：1.关系型数据库关系型数据库是目前最为常用的数据库类型，建立在关系代数理论的基础上。
关系型数据库可以使用 SQL 语言进行操作，管理和运维相对简单，具有良好的扩展性和可维护性。
关系型数据库的缺点是对数据的规范化程度较高，需要对数据进行预先规划，否则可能导致数据冗余和性能问题。
《数据库原理课程设计》指导书
《数据库原理课程设计》指导书一、实验的地位、作用《数据库原理课程设计》实验作为课程实践性环节之一，是教学过程中必不可少的重要内容。
通过设计实验，使学生加深理解、验证巩固课堂教学内容；增强管理信息系统的感性认识；掌握管理信息系统分析、开发的基本方法；培养学生理论与实践相结合的能力。
二、实验开设对象本实验开设对象为计算机专业本科学生，实验为必修内容。
先导课程包括《数据库原理》、《数据结构》、《操作系统》、面向对象程序设计语言至少一种，最好已学习了《软件工程》或《管理信息系统》课程。
三、基本原理及课程简介《数据库原理课程设计》是一门培养学生M1S系统的需求分析、系统设计、开发能力的实践课程，要求学生具有较强的动手实践能力。
在计算机专业的培养计划中，它是软件开发方面核心实践课程。
本课程在内容方面着重理论知识和基本方法在实践中的运用。
在实践能力方面着重培养学生对所开发的MIS系统的用户需求获取与分析方法、系统设计方法与开发技能的训练。
实验课程不同于理论课程，应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养，尽量让学生自主完成相应的实验项目。
四、题目的有关说明M1S系统的开发，最重要的环节是需求分析，即软件工程中的需求工程，弄清一个MIS系统要“做什么”绝不是简单的问题，而是一个核心问题，这也是软件工程理论专门将需求分析阶段上升为需求工程的根本原因。
本实践课考虑到学生通过现场调研、用户走访的方式来进行需求调研和分析，对于一部分题目不够现实，有些题目的专业知识背景也非短时间能解决，因此在鼓励学生尽量通过实际用户调研获取用户需求的同时，对部分题目给出一个概要的用户需求，特别建议对于没有实际调研的题目，学生要尽量站在最终用户的角度去设想用户需求，从一个尽可能翔实的用户需求出发，进行必要的需求分析，然后再进行系统设计等。
有关用户需求部分，也建议学生进行充分的相互讨论，包括与指导教师的讨论等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数据库设计的基本原理与方法
数据库设计是指根据需求规定，按照一定的规则和原则，对数据库中数据的结构、关系、范围和安全性进行设计的过程。
高效的数据库设计可以提高系统的性能、可维护性和数据的准确性。
本文将介绍数据库设计的基本原理与方法。
1. 数据库设计的原理
1.1 数据库设计的一致性原理
数据库设计的一致性原理是指数据库中的数据在逻辑上和实际上要保持一致。
逻辑一致性是指数据库的结构和关系要符合实际应用的要求，实际一致性是指数据库的记录和实际情况要相符。
数据库设计的过程中，需进行数据分析、需求分析，确保数据库与实际需求保持一致。
1.2 数据库设计的完整性原理
数据库设计的完整性原理是指数据库中的数据要具有完整性，即数据记录的完整、数据之间的关系完整和数据操作的完整性。
设计数据库时需制定数据录入规则、约束条件和触发器等，保证数据的完整性。
1.3 数据库设计的稳定性原理
数据库设计的稳定性原理是指数据库在操作时要具有一定的稳定性。
稳定性包括操作到达的某一情形后，系统能够迅速回到正常状态的能力，以及系统能够长时间运行而不发生故障的能力。
设计数据库时需考虑系统的容错能力、备份和恢复策略，以提高数据库的稳定性。
1.4 数据库设计的可伸缩性原理
数据库设计的可伸缩性原理是指数据库系统可以根据需要进行扩展或收缩。
当系统需求发生变化时，数据库设计可以灵活地适应变化。
设计数据库时需考虑数据量的变化、并发用户的变化和查询负荷的变化。
2. 数据库设计的方法
2.1 数据需求分析
首先要明确数据库系统的目标和要求，通过与用户的沟通，了解用户对数据的需求。
然后对需求进行分析，归纳出系统所需的全部数据，包括数据实体、数据关系和数据特征等。
2.2 数据模型设计
数据模型是数据库设计的核心，它用于描述数据库中的数据结构、数据关系和数据操作。
常用的数据模型包括层次模型、网状模型和关系模型等。
其中，关系模型是最为常用和推荐的数据模
型。
在模型设计中，需进行实体识别、属性识别、关系识别和规
范化等步骤。
2.3 数据库结构设计
数据库结构设计是指根据数据模型，设计数据库的物理结构和
存储结构。
在结构设计中，需确定表的结构、字段的类型和长度、键的选择等。
通过合理的结构设计可以提高数据库的性能和查询
效率。
2.4 数据库安全设计
数据库安全设计是指根据需求和法规要求，设计数据库的访问
控制、用户权限、加密算法和备份策略等，保证数据的机密性、
完整性和可用性。
设计数据库时需考虑数据的保密性、存储的安
全性和传输的安全性等因素。
2.5 数据库操作设计
数据库操作设计是指设计数据库的查询语句、事务控制和存储
过程等，以支持系统的功能需求。
设计数据库操作时，需合理选
择查询方式、优化查询语句、加入事务处理和优化存储过程等，
以提高操作的效率和准确性。
3. 数据库设计的实践
3.1 需求分析与设计评审
在数据库设计的过程中，需进行需求分析与设计评审。
通过与
用户和开发团队的讨论，沟通需求和设计方案，确保设计方案符
合实际需求，并及时修正设计中的不足之处。
3.2 设计优化与性能测试
在数据库设计完成后，需进行设计优化和性能测试。
通过优化
表结构、查询语句和索引等，提高查询效率。
同时，利用性能测
试工具模拟不同负载情况，评估数据库在实际应用中的性能表现。
3.3 部署与维护
数据库设计完成后，需将数据库部署到实际的服务器上，并进
行维护工作。
维护工作包括数据库的备份与恢复、错误处理和性
能监控等。
定期进行数据库的维护可以保证数据库的稳定性和高
效性。
总结起来，数据库设计是一个综合性的工程，包括需求分析、
数据模型设计、数据库结构设计、数据库安全设计和数据库操作
设计。
合理的数据库设计可以提高系统的性能和可维护性，确保
数据的准确性和一致性。
在实际的数据库设计中，需进行需求分析、设计评审、优化调整和维护等工作，以保证数据库系统的正
常运行。