数据库设计-概念结构设计(上课课件)
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数据库设计(需求分析、概念结构设计)PPT课件
▪ 信息要求
用户需要从数据库中获得信息的内容与性质 由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需存储哪些数据
▪ 处理要求
对处理功能的要求 对处理的响应时间的要求 对处理方式的要求(批处理 / 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。
③ 需求分析的难点
2）物理数据库设计
▪ 存储结构
▪ 数据库行为设计(动态)
1）数据的装载 2）应用程序设计
参加设计的人员
▪ 1. 数据库分析设计人员
数据库设计的核心人员 自始至终参与数据库设计 其水平决定了数据库系统的质量
▪ 2. 用户
在数据库设计中也是举足轻重的 主要参加需求分析和数据库的运行维护 用户积极参与带来的好处
▪ 什么是数据库设计
是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库 模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地 存储数据，满足各种用户的应用需求（信息需求和 处理要求）
在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统 称为数据库应用系统。
▪ 数据库是信息系统的核心和基础
数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一 起以及如何结合的关键所在
▪ ① 需求分析阶段 ▪ ② 概念结构设计阶段 ▪ ③ 逻辑结构设计阶段 ▪ ④ 数据库物理设计阶段 ▪ ⑤ 数据库实施阶段 ▪ ⑥ 数据库运行和维护阶段
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。
▪ ① 需求分析阶段
综合各个用户的应用需求，是整个设计过程的基础 需求分析做的不好，可能会导致整个数据库设计失败
是描述数据在系统中流动和变换的过程，表达了数 据和处理过程的关系
从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据 流从输入到输出的移动变换过程
用户需要从数据库中获得信息的内容与性质 由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需存储哪些数据
▪ 处理要求
对处理功能的要求 对处理的响应时间的要求 对处理方式的要求(批处理 / 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。
③ 需求分析的难点
2）物理数据库设计
▪ 存储结构
▪ 数据库行为设计(动态)
1）数据的装载 2）应用程序设计
参加设计的人员
▪ 1. 数据库分析设计人员
数据库设计的核心人员 自始至终参与数据库设计 其水平决定了数据库系统的质量
▪ 2. 用户
在数据库设计中也是举足轻重的 主要参加需求分析和数据库的运行维护 用户积极参与带来的好处
▪ 什么是数据库设计
是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库 模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地 存储数据，满足各种用户的应用需求（信息需求和 处理要求）
在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统 称为数据库应用系统。
▪ 数据库是信息系统的核心和基础
数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一 起以及如何结合的关键所在
▪ ① 需求分析阶段 ▪ ② 概念结构设计阶段 ▪ ③ 逻辑结构设计阶段 ▪ ④ 数据库物理设计阶段 ▪ ⑤ 数据库实施阶段 ▪ ⑥ 数据库运行和维护阶段
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。
▪ ① 需求分析阶段
综合各个用户的应用需求，是整个设计过程的基础 需求分析做的不好，可能会导致整个数据库设计失败
是描述数据在系统中流动和变换的过程，表达了数 据和处理过程的关系
从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据 流从输入到输出的移动变换过程
数据库第7章-数据库设计(2)-概念结构设计
第二篇 设 计 篇
第七章 数据库设计
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 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 数据库运行与维护 小结
需求分析阶段
调查 机构 情况
熟悉 业务 活动
明确 用户 需求
确定 系统 边界
分析 系统 功能
分析 系统 数据
编写 分析 报告
概念 设计 阶段
数据 流程图 DFD
数据库 设计人员
用户
数据 字典 DD
7.3 概念结构设计
什么是概念结构设计
需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界 的具体需求 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即
概念模型的过程就是概念结构设计
概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数
性别
分配
1
住房
设计分E-R图的步骤
（1）以数据字典为出发点定义E-R图。
实体与属性是相对而言的。
同一事物，在一种应用环境中作为“属性”， 另一种应用环境中就必须作为“实体”。 例： 学 校 中 的 系 ， 在 某 种 应 用 环 境 中 ， 它 只 是 作为 “学生”实体的属性，表明学生属于哪个系； 另一种环境中，由于需要考虑一个系的系主任、
教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需
“is member of”
张英
王平
刘勇
……
赵斌
2. 聚集（Aggregation）
定义某一类型的组成成分 它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义 在E-R模型中若干属性的聚集组成实体型，就是这种抽象
实体型
学 生
第七章 数据库设计
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 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 数据库运行与维护 小结
需求分析阶段
调查 机构 情况
熟悉 业务 活动
明确 用户 需求
确定 系统 边界
分析 系统 功能
分析 系统 数据
编写 分析 报告
概念 设计 阶段
数据 流程图 DFD
数据库 设计人员
用户
数据 字典 DD
7.3 概念结构设计
什么是概念结构设计
需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界 的具体需求 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即
概念模型的过程就是概念结构设计
概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数
性别
分配
1
住房
设计分E-R图的步骤
（1）以数据字典为出发点定义E-R图。
实体与属性是相对而言的。
同一事物，在一种应用环境中作为“属性”， 另一种应用环境中就必须作为“实体”。 例： 学 校 中 的 系 ， 在 某 种 应 用 环 境 中 ， 它 只 是 作为 “学生”实体的属性，表明学生属于哪个系； 另一种环境中，由于需要考虑一个系的系主任、
教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需
“is member of”
张英
王平
刘勇
……
赵斌
2. 聚集（Aggregation）
定义某一类型的组成成分 它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义 在E-R模型中若干属性的聚集组成实体型，就是这种抽象
实体型
学 生
第一章数据库设计ppt课件
对数据库设计来讲，数据字典是进行数据收集和数据分析所 获得的主要成果。数据字典是各类数据描述的集合。
1、数据项
•数据项:不可再分的数据单位 •数据项描述=｛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｝
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2、数据结构
(2) 易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交 换意见。用户的积极参与是数据库设计成功的关键。
(3) 易于更改，当应用环境和应用要求改变时，概念模 型容易修改和扩充。
(4) 易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。
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3、描述概念模型的工具—实体联系模型
•实体联系模型（ER模型）是直接从现实世界中抽象出实体 类型及实体间联系，然后用实体联系图（ER图）表示的数 据模型。
• 抽象实体和属性
• 区分实体和属性
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2、设计全局ER模型
(1) 合并各个局部ER模型
(2) 消除各局部ER模型的冲突
• 属性冲突：属性域冲突、属性取值单位冲突
• 命名冲突：同名异义、异名同义
• 结构冲突
同一对象在不同应用中具有不同的抽象
同一实体在不同局部ER模型中所包含的属性个数
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2、逻辑模型设计的步骤
(1) 将概念模型转化为关系、网状或层次模型。 (2) 将转化的关系、网状或层次模型转换为特定DBMS支持 下的数据模型。 (3) 对数据模型进行优化。
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1、数据项
•数据项:不可再分的数据单位 •数据项描述=｛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｝
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2、数据结构
(2) 易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交 换意见。用户的积极参与是数据库设计成功的关键。
(3) 易于更改，当应用环境和应用要求改变时，概念模 型容易修改和扩充。
(4) 易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。
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3、描述概念模型的工具—实体联系模型
•实体联系模型（ER模型）是直接从现实世界中抽象出实体 类型及实体间联系，然后用实体联系图（ER图）表示的数 据模型。
• 抽象实体和属性
• 区分实体和属性
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2、设计全局ER模型
(1) 合并各个局部ER模型
(2) 消除各局部ER模型的冲突
• 属性冲突：属性域冲突、属性取值单位冲突
• 命名冲突：同名异义、异名同义
• 结构冲突
同一对象在不同应用中具有不同的抽象
同一实体在不同局部ER模型中所包含的属性个数
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2、逻辑模型设计的步骤
(1) 将概念模型转化为关系、网状或层次模型。 (2) 将转化的关系、网状或层次模型转换为特定DBMS支持 下的数据模型。 (3) 对数据模型进行优化。
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《数据库设计》ppt课件
数据库设计流程与步骤
步骤
1. 收集和分析用户需求，确定系统功能和性能要求。
2. 选择合适的数据模型，设计概念结构，形成概念模式。
数据库设计流程与步骤
02
03
04
01
数据库设计流程与步骤
3. 将概念模式转换为逻辑模式，进行逻辑优化。
4. 选择物理存储结构，设计物理模式，进行物理优化。
5. 用DDL定义数据库结构，组织数据入库，编制与调试应用程序。
《数据库设计》ppt课件
目录
数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库实施与维护 案例分析与实战演练
01
CHAPTER
数据库设计概述
数据库设计是指根据用户需求，运用数据库技术，设计数据库结构、建立数据库及其应用系统的过程。
定义
数据库设计是信息系统开发过程中的重要环节，直接影响系统的性能、可扩展性、可维护性等。
数据模型优化与规范化
外模式/内模式映射
定义用户子模式与逻辑模式之间的映射关系，实现数据的逻辑独立性和物理独立性。
安全性控制
在用户子模式设计中考虑数据的安全性控制，如访问权限、加密等。
视图设计
根据用户需求和安全控制要求，设计相应的视图来限制用户对数据的访问。
用户子模式设计
05
CHAPTER
物理结构设计
联系
用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1, 1:n, m:n）。
码
在属性下方加上下划线表示该属性为码属性。
视图集成
将多个用户的局部视图合并成一个全局视图的过程。包括合并各个局部视图的实体、属性和联系，生成全局视图。
数据库设计贯通-概念结构设计PPT课件
– 结构冲突（未完）
• 结构冲突（续）
• 同一对象在不同的ER设计中具有不同的抽象
– 如：职工在某一局部ER中被当做实体，而在另一局部ER中被 当做属性
– 解决？
• 同一实体在各局部ER中属性个数和排列不一致
– 解决？-取并集
• 相同实体间的联系在各局部ER中不一致
– 解决？
• 合并两个局部ER时的结构冲突的消除
数据库设计贯通概念结构设计部分数据库系统概论高等教育出版社数据库系统教程高等教育出版社施伯乐等电子工业出版社michaelvmannino机械工业出版社方贵宾机械工业出版社尤克滨编著三种方式自顶向下三种方式自底向上三种方式混合自底向上的概念设计自底向上概念设计局部er的集成和优化自底向上概念设计局部er设计添加联系数据数据处理某系统的局部er销售子系统市政用水er设计未局部优化以上的数据库概念设计基于面向数据流的结构化的需求分析如果概念设计基于面向对象的需求分析同样可以采用er方法建模更多知识可参考面向对象数据库建模的相关资料用例图usecasediagram事件流的例子自底向上概念设计局部er优化参见课件chpt3entitytypecompoundattributesplitmultivalueattributetransformentitytypeexpansionweakentitystrongentityaddhistory
自底向上概念设计
-局部ER集成
• 集成需要结局不一致（冲突）问题
– 各个子系统所面向的应用和用户不同 – 可能是不同的分析或设计人员完成的
• 冲突分类
– 属性冲突
• 类型、取值范围、取值集合、取值单位 • 由于用户方面造成的，各个部门需要协商讨论
– 命名冲突
• 结构冲突（续）
• 同一对象在不同的ER设计中具有不同的抽象
– 如：职工在某一局部ER中被当做实体，而在另一局部ER中被 当做属性
– 解决？
• 同一实体在各局部ER中属性个数和排列不一致
– 解决？-取并集
• 相同实体间的联系在各局部ER中不一致
– 解决？
• 合并两个局部ER时的结构冲突的消除
数据库设计贯通概念结构设计部分数据库系统概论高等教育出版社数据库系统教程高等教育出版社施伯乐等电子工业出版社michaelvmannino机械工业出版社方贵宾机械工业出版社尤克滨编著三种方式自顶向下三种方式自底向上三种方式混合自底向上的概念设计自底向上概念设计局部er的集成和优化自底向上概念设计局部er设计添加联系数据数据处理某系统的局部er销售子系统市政用水er设计未局部优化以上的数据库概念设计基于面向数据流的结构化的需求分析如果概念设计基于面向对象的需求分析同样可以采用er方法建模更多知识可参考面向对象数据库建模的相关资料用例图usecasediagram事件流的例子自底向上概念设计局部er优化参见课件chpt3entitytypecompoundattributesplitmultivalueattributetransformentitytypeexpansionweakentitystrongentityaddhistory
自底向上概念设计
-局部ER集成
• 集成需要结局不一致（冲突）问题
– 各个子系统所面向的应用和用户不同 – 可能是不同的分析或设计人员完成的
• 冲突分类
– 属性冲突
• 类型、取值范围、取值集合、取值单位 • 由于用户方面造成的，各个部门需要协商讨论
– 命名冲突
第4章 数据库设计(概念结构设计)
则
（1）作为属性，不能在具有描述的性质。 ）作为属性，不能在具有描述的性质。 属性”必须是不可分的数据项， “属性”必须是不可分的数据项，不能包含 其他的数据项。 其他的数据项。 （2）“属性”不能与其他实体具有联系，即 ） 属性”不能与其他实体具有联系， E-R图中所表示的联系是实体之间的联系。 图中所表示的联系是实体之间的联系。 图中所表示的联系是实体之间的联系 凡满足上述两条准则的事物， 凡满足上述两条准则的事物，一般均可作 为属性对待。 为属性对待。
逐步扩张
首先定义最重要的核心概念结构， 首先定义最重要的核心概念结构，然后 向外扩充， 向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其 他概念结构， 他概念结构，直至总体概念结构
P211图7.8） 常用策略（P211图7.8） 自顶向下地进行需求分析 自底向上地设计概念结构
自底向上设计概念结构的步骤 P211图7.9） （P211图7.9） 第1步：抽象数据并设计局部视图 集成局部视图， 第2步：集成局部视图，得到全局 概念结构
局部视图设计
设计分E 图的步骤: 设计分E-R图的步骤:
⒈选择局部应用 ⒉逐一设计分E-R图 逐一设计分E
视图的集成
两种方式: 两种方式
一次集成（P219图7.25(a)） 一次集成（P219图7.25(a)） 逐步累积式（P219图7.25(b)） 逐步累积式（P219图7.25(b)）
步骤 :合并
1. 层次数据模型
最早出现的数据模型 用树形结构表示各类实体以及实体间的联系 典 型 代 表 是 IBM 公 司 的 IMS （ Information Management Systems）数据库管理系统 Systems）
在数据库中， 在数据库中 ， 对满足以下两个条件 的数据模型称为层次模型。 的数据模型称为层次模型。
（1）作为属性，不能在具有描述的性质。 ）作为属性，不能在具有描述的性质。 属性”必须是不可分的数据项， “属性”必须是不可分的数据项，不能包含 其他的数据项。 其他的数据项。 （2）“属性”不能与其他实体具有联系，即 ） 属性”不能与其他实体具有联系， E-R图中所表示的联系是实体之间的联系。 图中所表示的联系是实体之间的联系。 图中所表示的联系是实体之间的联系 凡满足上述两条准则的事物， 凡满足上述两条准则的事物，一般均可作 为属性对待。 为属性对待。
逐步扩张
首先定义最重要的核心概念结构， 首先定义最重要的核心概念结构，然后 向外扩充， 向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其 他概念结构， 他概念结构，直至总体概念结构
P211图7.8） 常用策略（P211图7.8） 自顶向下地进行需求分析 自底向上地设计概念结构
自底向上设计概念结构的步骤 P211图7.9） （P211图7.9） 第1步：抽象数据并设计局部视图 集成局部视图， 第2步：集成局部视图，得到全局 概念结构
局部视图设计
设计分E 图的步骤: 设计分E-R图的步骤:
⒈选择局部应用 ⒉逐一设计分E-R图 逐一设计分E
视图的集成
两种方式: 两种方式
一次集成（P219图7.25(a)） 一次集成（P219图7.25(a)） 逐步累积式（P219图7.25(b)） 逐步累积式（P219图7.25(b)）
步骤 :合并
1. 层次数据模型
最早出现的数据模型 用树形结构表示各类实体以及实体间的联系 典 型 代 表 是 IBM 公 司 的 IMS （ Information Management Systems）数据库管理系统 Systems）
在数据库中， 在数据库中 ， 对满足以下两个条件 的数据模型称为层次模型。 的数据模型称为层次模型。
数据库结构设计.ppt
主任的姓名和系名与该系的每个学 生所选修的每一门功课的成绩出现的次数 一样多，这将造成存储空间的浪费和维护 代价太高。例如，该系有 100 名学生，每 个学生平均选 30 门课，则该系名和系主 任名要重复 100 x 30＝ 3000次。 这种数据重复存放造成空间浪费称为“数 据冗余”。
一个关系时，就会出现数据冗余和更新异常 等问题。主要表现如下： 1． 数据冗余。 2． 修改异常。 3． 删除异常。 4． 插入异常。
（1）问题的根源
关系的键码函数决定该关系的所有其它 属性。由于键码能唯一确定一个元组， 所以，也可以说关系的键码函数决定该 关系的所有属性。一个关系中的所有属 性都函数依赖于该关系的键码。不同的 属性在关系模式中所处的地位和扮演的 角色是不同的。把键码所在的属性称为 主属性，而把键码属性以外的属性称为 非主属性。
（一）数据库设计概述
数据库设计完全是人的问题，而不是数据 库管理系统的问题。 系统不管一个设计是好是坏，照样运行。 谁设计：在大型多用户共享数据库系统中， 数据库设计应当由数据库管理员和系统分 析员一起负责，和用户一道工作，了解各 个用户的要求，把所有要求合并起来，共 同为整个数据库做出恰当的、完整的设计。
我们可以组成一个关系名为UN 的关系模式：UN（学号，课程， 成绩，系名，系主任） 现实世界的事实告诉我们：
①一个系有若干学生，但一个学 生只属于一个系。 ②一个系只有一名系主任。 ③一个学生可以选修多门功课， 每门课程可有若干学生选修。 ④每个学生学习每门课程有一个 成绩。
当（学号，课程）组合属性值一 定时，也就确定了该学号和课 程对应的成绩、系名、系主任 的属性值，并且有唯一性，所 以（学号，课程）具有记录 （元组）标识作用，是该关系 的主键（关键字）。 这个关系模式在使用中会出现 什么问题呢？
数据库设计ppt课件
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6
9.1.2 数据库设计的主要任务
管理信息系统中对于大量数据的存储与共享， 一信般息都需会要用以到某数 种据方库式的存支储持到，数即据录库入中的，大并量在数数据据或库 管理系统的支持下，对数据进行各种加工处理，以 实现查询、统计等功能。因此，管理信息系统开发 过程中，对于数据库的设计是一种重要的任务。
在系统开发过程中，首先要选择确定信息系统被管理的对象，如物资、 产品、原材料、定额、工序等，这些是客观事物。对客观事物进行分析， 抽取能够表述其特征与行为的属性，需要用到信息范畴的相关概念，我 们常用实体关系模型来表示对这些客观事物的认识和描述。最后，要把 这些信息存储在计算机管理信息系统中，则必须将其转变为数据库中的 相关概念，如关系、记录、字段等概念。
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13
9.2.2 实体-关系模型
（4）关系是实体之间的相互关联。如学生与老师间 的授课关系、学生与学生间的班长关系。关系有一 对一、一对多、多对多三种不同类型。关系也可以 有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课 联系都有一个成绩作为其属性。
（5）关系的元或度，参与关联的实体集的个数称为 关系的元。图9.3中，学生选修课程是二元联系。
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3
现实世界 认识抽象 信息世界 概念模型
转换
计算机世界 DBMS支持的某种数据模型
图9.1 概念设计和模型设计的关系
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4
9.1.1 数据库的基本概念
1、数据库与数据库管理系统
– 数据库（DB）是长期储存在计算机内的、有组 织的、可共享的数据集合。数据库仅仅是一个概 念，是对这种数据集合的统称。数据库由数据库 管理系统(DBMS)统一管理，以保证数据的安全 性、可靠性和提供多用户共享。因此，数据库管 理系统是对这一类软件的统称，如Access、SQL Server是微软公司开发的一个数据库管理系统， 类似的Foxpro、Mysql、Oracle等都分别是一种 数据库管理系统。
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– 从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共 同特性，忽略非本质的细节
– 用各种概念精确地加以描述 – 组成了某种模型
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15
数据抽象（续）
• 三种常用抽象（ 1. 分类Classification）
– 定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类 型
– 这些对象具有某些共同的特性和行为
– 它抽象了对象值和型之间的“is member of”的 语义
– 概念结构设计是整个数据库设计的关键
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2
概念结构（续）
现实世界 信息世界 机器世界
需求分析 概念结构设计
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3
概念结构（续）
• 概念结构设计的特点
– （1）能真实、充分地反映现实世界，包括事 物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处 理要求。是对现实世界的一个真实模型。
– （2）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算 机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库 的设计成功的关键。
– 混合策略
•
将自顶向下和自底向上相结合， 整理ppt
8
概念结构设计的方法与步骤（续）
需求
全局概念模式
概念模式
……
概念模式
概念模式
……
概念模式
概念模式
自顶向下策略
整理ppt
……
概念模式
9
概念结构设计的方法与步骤（续）
子需求
子需求
子需求
子需求
概念模式
概念模式
概念模式
概念模式
概念模式
概念模式
全局概念模式
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4
概念结构（续）
• 概念结构设计的特点(续)
– （3）易于更改，当应用环境和应用要求改变 时，容易对概念模型修改和扩充。
– （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
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5
概念结构设计
• 概念结构设计概述 • 概念结构设计的方法与步骤 • 数据抽象与局部视图设计 • 视图的集成
概念结构设计
• 概念结构设计概述 • 概念结构设计的方法与步骤 • 数据抽象与局部视图设计 • 视图的集成
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1
概念结构
• 什么是概念结构设计
– 需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界 的具体需求
– 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即 概念模型的过程就是概念结构设计
– 概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数 据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。
• 注：原E-R模型不具有概括，对E-R模型作了扩充 后，允许定义超类实体型和子类实体型。 – 用双竖边的矩形框表示子类，
– 用直线加小圆圈表示超类-子类的联系
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19
数据抽象（续）
• 数据抽象的用途
– 对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织 （聚集），形成
• 实体
• 实体的属性，标识实体的码
• 如何抽象实体和属性
– 实体：现实世界中一组具有某些共同特性和行 为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体 之间是“is member of"的关系。
例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象 为学生实体。
• 确定实体之间的联系类型(1:1，
1:n，m:n)
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20
二、局部视图设计
• 设计分E-R图的步骤:
– ⒈选择局部应用 – ⒉逐一设计分E-R图
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21
⒈ 选择局部应用
• 需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描 述了整个系统。
• 设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，在 多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图， 让这组图中每一部分对应一个局部应用，然后以 这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。
– 在E-R模型中，实体型就是这种抽象例：P216 图6.10
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16
数据抽象（续）
• 三种常用抽象（ 2. 聚集Aggregation）
– 定义某一类型的组成成分 – 它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”
的语义
– 在E-R模型中若干属性的聚集组成了实体型， 就是这种抽象
例：P217图6.11，图6.12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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22
选择局部应用（续）
• 通常以中层数据流图作为设计分E-R图 的依据。原因：
– 高层数据流图只能反映系统的概貌
– 中层数据流图能较好地反映系统中各局部应用 的子系统组成
– 低层数据流图过细
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23
选择局部应用（续）
例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂， 因此可以它们入手设计学生管理子系统的 分E-R图。如果局部应用比较复杂，则可以 从更下层的数据流图入手。
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6
概念结构设计方法与步骤
• 设计概念结构的四类方法 – 自顶向下 • 首先定义全局概念结构框架，然 后逐步细化 – 自底向上 • 首先定义各局部应用概念结构， 然后将它们集整成理ppt起来，得到全局概7
概念结构设计的方法与步骤（续）
– 逐步扩张
• 首先定义最重要的核心概念结构， 然后向外扩充，以滚雪球的方式逐 步生成其他概念结构，直至总体概 念结构
自底向上策略
整理ppt
10
概念结构设计的方法与步骤（续）
核心需求
需求
核心概 念结构
其他概
……
念结构
逐步扩张的设计方法
全局概 念结构
整理ppt
11
概念结构设计的方法与步骤（续）
• 常用策略（萨师煊P215图6.8）
– 自顶向下地进行需求分析
– 自底向上地设计概念结构
• 自底向上设计概念结构的步骤
（萨师煊P216图6.9）
整理ppt
24
逐一设计分E-R图
• 任务
–标定局部应用中的实体、属性、码，实体间 的联系
• 将各局部应用涉及的数据分别从数据字典 中抽取出来，参照数据流图，标定各局部 应用中的实体、实体的属性、标识实体的 码，确定实体之间的联系及其类型（1:1， 1:n，m:n）
整理ppt
25
逐一设计分E-R图（续）
整理ppt
17
数据抽象（续）
• 三种常用抽象（ 3. 概括Generalization）
– 定义类型之间的一种子集联系 – 它抽象了类型之间的“is subset of”的语义 – 概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承
超类上定义的所有抽象。
例：萨师煊P217图6.13
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18
数据抽象（续）
– 第1步：抽象数据并设计局部视图
– 第2步：集成局部视图，得到全局概念结构
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概念结构设计
• 概念结构设计概述 • 概念结构设计的方法与步骤 • 数据抽象与局部视图设计 • 视图的集成
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数据抽象与局部视图设计
• 数据抽象 • 局部视图设计
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一、数据抽象
• 概念结构是对现实世界的一种抽象
– 用各种概念精确地加以描述 – 组成了某种模型
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数据抽象（续）
• 三种常用抽象（ 1. 分类Classification）
– 定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类 型
– 这些对象具有某些共同的特性和行为
– 它抽象了对象值和型之间的“is member of”的 语义
– 概念结构设计是整个数据库设计的关键
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概念结构（续）
现实世界 信息世界 机器世界
需求分析 概念结构设计
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概念结构（续）
• 概念结构设计的特点
– （1）能真实、充分地反映现实世界，包括事 物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处 理要求。是对现实世界的一个真实模型。
– （2）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算 机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库 的设计成功的关键。
– 混合策略
•
将自顶向下和自底向上相结合， 整理ppt
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概念结构设计的方法与步骤（续）
需求
全局概念模式
概念模式
……
概念模式
概念模式
……
概念模式
概念模式
自顶向下策略
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……
概念模式
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概念结构设计的方法与步骤（续）
子需求
子需求
子需求
子需求
概念模式
概念模式
概念模式
概念模式
概念模式
概念模式
全局概念模式
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概念结构（续）
• 概念结构设计的特点(续)
– （3）易于更改，当应用环境和应用要求改变 时，容易对概念模型修改和扩充。
– （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
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概念结构设计
• 概念结构设计概述 • 概念结构设计的方法与步骤 • 数据抽象与局部视图设计 • 视图的集成
概念结构设计
• 概念结构设计概述 • 概念结构设计的方法与步骤 • 数据抽象与局部视图设计 • 视图的集成
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概念结构
• 什么是概念结构设计
– 需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界 的具体需求
– 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即 概念模型的过程就是概念结构设计
– 概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数 据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。
• 注：原E-R模型不具有概括，对E-R模型作了扩充 后，允许定义超类实体型和子类实体型。 – 用双竖边的矩形框表示子类，
– 用直线加小圆圈表示超类-子类的联系
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数据抽象（续）
• 数据抽象的用途
– 对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织 （聚集），形成
• 实体
• 实体的属性，标识实体的码
• 如何抽象实体和属性
– 实体：现实世界中一组具有某些共同特性和行 为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体 之间是“is member of"的关系。
例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象 为学生实体。
• 确定实体之间的联系类型(1:1，
1:n，m:n)
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二、局部视图设计
• 设计分E-R图的步骤:
– ⒈选择局部应用 – ⒉逐一设计分E-R图
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⒈ 选择局部应用
• 需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描 述了整个系统。
• 设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，在 多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图， 让这组图中每一部分对应一个局部应用，然后以 这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。
– 在E-R模型中，实体型就是这种抽象例：P216 图6.10
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数据抽象（续）
• 三种常用抽象（ 2. 聚集Aggregation）
– 定义某一类型的组成成分 – 它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”
的语义
– 在E-R模型中若干属性的聚集组成了实体型， 就是这种抽象
例：P217图6.11，图6.12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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选择局部应用（续）
• 通常以中层数据流图作为设计分E-R图 的依据。原因：
– 高层数据流图只能反映系统的概貌
– 中层数据流图能较好地反映系统中各局部应用 的子系统组成
– 低层数据流图过细
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选择局部应用（续）
例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂， 因此可以它们入手设计学生管理子系统的 分E-R图。如果局部应用比较复杂，则可以 从更下层的数据流图入手。
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概念结构设计方法与步骤
• 设计概念结构的四类方法 – 自顶向下 • 首先定义全局概念结构框架，然 后逐步细化 – 自底向上 • 首先定义各局部应用概念结构， 然后将它们集整成理ppt起来，得到全局概7
概念结构设计的方法与步骤（续）
– 逐步扩张
• 首先定义最重要的核心概念结构， 然后向外扩充，以滚雪球的方式逐 步生成其他概念结构，直至总体概 念结构
自底向上策略
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概念结构设计的方法与步骤（续）
核心需求
需求
核心概 念结构
其他概
……
念结构
逐步扩张的设计方法
全局概 念结构
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概念结构设计的方法与步骤（续）
• 常用策略（萨师煊P215图6.8）
– 自顶向下地进行需求分析
– 自底向上地设计概念结构
• 自底向上设计概念结构的步骤
（萨师煊P216图6.9）
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逐一设计分E-R图
• 任务
–标定局部应用中的实体、属性、码，实体间 的联系
• 将各局部应用涉及的数据分别从数据字典 中抽取出来，参照数据流图，标定各局部 应用中的实体、实体的属性、标识实体的 码，确定实体之间的联系及其类型（1:1， 1:n，m:n）
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逐一设计分E-R图（续）
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数据抽象（续）
• 三种常用抽象（ 3. 概括Generalization）
– 定义类型之间的一种子集联系 – 它抽象了类型之间的“is subset of”的语义 – 概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承
超类上定义的所有抽象。
例：萨师煊P217图6.13
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数据抽象（续）
– 第1步：抽象数据并设计局部视图
– 第2步：集成局部视图，得到全局概念结构
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概念结构设计
• 概念结构设计概述 • 概念结构设计的方法与步骤 • 数据抽象与局部视图设计 • 视图的集成
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数据抽象与局部视图设计
• 数据抽象 • 局部视图设计
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一、数据抽象
• 概念结构是对现实世界的一种抽象