【正文】 數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用 王飛 主編 曾俊國 陳永彬 蔡方凱 副主編 榮智濤 主審 中國水利水電出版社 主講： 第六章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計 數(shù)據(jù)庫實施和維護 疑難問題解答 小結(jié) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 ? 在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫的各類系統(tǒng)統(tǒng)稱為 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) 。 例如：各種管理信息系統(tǒng)，電子政務(wù)系統(tǒng) ? 什么是數(shù)據(jù)庫設(shè)計 – 數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求，包括信息管理要求和數(shù)據(jù)操作要求 、內(nèi)容和特點 ? 三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) – 管理 ?數(shù)據(jù)庫建設(shè)項目本身的項目管理 ?企業(yè)（即應(yīng)用部門）的業(yè)務(wù)管理 – 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ?數(shù)據(jù)的收集、整理、組織和不斷更新 ? 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計和行為（處理）設(shè)計相結(jié)合 – 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計：設(shè)計數(shù)據(jù)庫框架或數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) – 行為（處理）設(shè)計：設(shè)計應(yīng)用程序、事務(wù)處理等 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的任務(wù) ? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計是對于給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造一個性能良好的，能滿足用戶使用需求的、有能被特定的 DBMS所接受的數(shù)據(jù)庫模式。按照該數(shù)據(jù)庫模式建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)能夠完整地反映現(xiàn)實世界中事物及事物間的聯(lián)系；能夠有效地進行數(shù)據(jù)存儲；能夠方便地進行各種數(shù)據(jù)檢索和處理操作；并且有利于進行數(shù)據(jù)維護和數(shù)據(jù)控制管理工作。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的內(nèi)容 ? （ 1） 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計 ? （ 2） 數(shù)據(jù)庫的行為特性設(shè)計 ? （ 3） 數(shù)據(jù)庫的物理模式設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點 ? （ 1） 數(shù)據(jù)庫建設(shè)是硬件 、 軟件和干件的結(jié)合（ 2） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合 直觀設(shè)計法（手工試湊法）規(guī)范設(shè)計法 計算機輔助設(shè)計法 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟 一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的準(zhǔn)備工作 選定參加設(shè)計的人員 1. 系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員 – 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的核心人員 – 自始至終參與數(shù)據(jù)庫設(shè)計 – 其水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的質(zhì)量 2. 用戶和數(shù)據(jù)庫管理員 – 在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中也是舉足輕重的 – 主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫的運行維護 – 用戶積極參與帶來的好處 ?加速數(shù)據(jù)庫設(shè)計 ?提高數(shù)據(jù)庫設(shè)計的質(zhì)量 3. 程序員 – 在系統(tǒng)實施階段參與進來，負責(zé)編制程序 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)） 二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程 (六個階段 ) ⒈ 需求分析階段 – 準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理） – 是整個設(shè)計過程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費時間的一步 ⒉概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段 – 是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵 – 通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)） ⒊邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段 – 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個 DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型 – 對其進行優(yōu)化 ⒋數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段 – 為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)） ⒌數(shù)據(jù)庫實施階段 – 運用 DBMS提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果 ? 建立數(shù)據(jù)庫 ? 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 ? 組織數(shù)據(jù)入庫 ? 并進行試運行 ⒍數(shù)據(jù)庫運行和維護階段 – 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運行后即可投入正式運行。 – 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中必須不斷地對其進行評價、調(diào)整與修改。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)） 設(shè)計一個完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個階段的不斷反復(fù)。 需要指出的是，這個設(shè)計步驟既是 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 的過程，也包括了 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) 的設(shè)計過程。 IPO表 …… 輸入： 輸出： 處理： Creat…… Load…… Main( ) …… if…… then …… end 分區(qū) 1 分區(qū) 2 …… 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 物理設(shè)計 設(shè)計階 段 設(shè) 計 描 述 數(shù) 據(jù) 處 理 需求分 析 數(shù)據(jù)字典 、 全系統(tǒng)中數(shù)據(jù)項 、 數(shù)據(jù)流 、 數(shù)據(jù)存儲的描述 數(shù)據(jù)流圖和判定表 （ 判定樹 ） 、 數(shù)據(jù)字典中處理過程的描述 概念模型 （ ER圖 ） 數(shù)據(jù)字典 系統(tǒng)說明書包括： ① 新系統(tǒng)要求 、 方案和概圖 ② 反映新系統(tǒng)信息 流的數(shù)據(jù)流圖 某種數(shù)據(jù)模型 關(guān)系 非關(guān)系 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （ 模塊結(jié)構(gòu) ） 存儲安排 方法選擇 存取路徑建立 模塊設(shè)計 IPO表 實施階段 編寫模式 裝入數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫試運行 程序編碼 、 編譯聯(lián)結(jié) 、 測試 運行 、維護 性能監(jiān)測 、 轉(zhuǎn)儲 /恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫重組和重構(gòu) 新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 、 運行 、 維護 （ 修正性 、 適應(yīng)性 、 改善性維護 ） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式 數(shù)據(jù)庫設(shè)計不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級模式 第六章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計 數(shù)據(jù)庫實施和維護 疑難問題解答 小結(jié) 需求分析 ? 需求分析就是分析用戶的需要與要求 – 需求分析是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的起點 – 需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶的實際要求，將直接影響到后面各個階段的設(shè)計，并影響到設(shè)計結(jié)果是否合理和實用 需求分析的任務(wù) 一、需求分析的任務(wù) ? 通過詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等），充分 了解原系統(tǒng) （手工系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)） 工作概況，明確用戶的各種需求 ? 在此基礎(chǔ)上 確定新系統(tǒng)的功能 。新系統(tǒng)必須充分考慮今后可能的擴充和改變，不能僅僅按當(dāng)前應(yīng)用需求來設(shè)計數(shù)據(jù)庫 需求分析的任務(wù) 一、需求分析的任務(wù) ? 需求分析的重點是調(diào)查、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的 信息要求、處理要求、安全性與完整性要求 。 ? 信息要求 – 用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì) – 由用戶的信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù) ? 處理要求 – 要完成什么處理功能 – 對處理的響應(yīng)時間的要求 – 對處理方式的要求 (批處理 / 聯(lián)機處理 ) ? 安全性與完整性要求。 需求分析的方法 ? 進行需求分析首先是調(diào)查清楚用戶的實際需求，與用戶達成共識。 ? 然后進一步分析與表達這些需求。 ⑴ 調(diào)查組織機構(gòu)情況 – 了解該組織的部門組成情況 – 各部門的職責(zé)等 ⑵ 調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動情況。調(diào)查重點之一。 – 各個部門輸入和使用什么數(shù)據(jù) – 如何加工處理這些數(shù)據(jù) – 輸出什么信息 – 輸出到什么部門 – 輸出結(jié)果的格式是什么 需求分析的方法 ⑶ 在熟悉業(yè)務(wù)活動的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求。調(diào)查重點之二。 – 信息要求 – 處理要求 – 完全性與完整性要求 ⑷ 對前面調(diào)查的結(jié)果進行初步分析 – 確定新系統(tǒng)的邊界 ? 確定哪些功能由計算機完成或?qū)頊?zhǔn)備讓計算機完成 ? 確定哪些活動