【正文】 數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用 王飛 主編 曾俊國(guó) 陳永彬 蔡方凱 副主編 榮智濤 主審 中國(guó)水利水電出版社 主講： 第六章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施和維護(hù) 疑難問(wèn)題解答 小結(jié) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 ? 在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫(kù)的各類(lèi)系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)設(shè)計(jì) – 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足各種用戶(hù)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(diǎn) ? 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(kù)建設(shè)項(xiàng)目本身的項(xiàng)目管理 ?企業(yè)（即應(yīng)用部門(mén)）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(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)相結(jié)合 – 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)框架或數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) – 行為（處理）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)應(yīng)用程序、事務(wù)處理等 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的任務(wù) ? 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是對(duì)于給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造一個(gè)性能良好的，能滿(mǎn)足用戶(hù)使用需求的、有能被特定的 DBMS所接受的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。按照該數(shù)據(jù)庫(kù)模式建立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)能夠完整地反映現(xiàn)實(shí)世界中事物及事物間的聯(lián)系；能夠有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；能夠方便地進(jìn)行各種數(shù)據(jù)檢索和處理操作；并且有利于進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)控制管理工作。 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ? （ 1） 數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì) ? （ 2） 數(shù)據(jù)庫(kù)的行為特性設(shè)計(jì) ? （ 3） 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理模式設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) ? （ 1） 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是硬件 、 軟件和干件的結(jié)合（ 2） 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合 直觀設(shè)計(jì)法（手工試湊法）規(guī)范設(shè)計(jì)法 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟 一、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作 選定參加設(shè)計(jì)的人員 1. 系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員 – 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的核心人員 – 自始至終參與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) – 其水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的質(zhì)量 2. 用戶(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 – 在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中也是舉足輕重的 – 主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行維護(hù) – 用戶(hù)積極參與帶來(lái)的好處 ?加速數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ?提高數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量 3. 程序員 – 在系統(tǒng)實(shí)施階段參與進(jìn)來(lái)，負(fù)責(zé)編制程序 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)） 二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程 (六個(gè)階段 ) ⒈ 需求分析階段 – 準(zhǔn)確了解與分析用戶(hù)需求（包括數(shù)據(jù)與處理） – 是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步 ⒉概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 – 是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 – 通過(guò)對(duì)用戶(hù)需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)） ⒊邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 – 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè) DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型 – 對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化 ⒋數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段 – 為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法） 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)） ⒌數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段 – 運(yùn)用 DBMS提供的數(shù)據(jù)語(yǔ)言、工具及宿主語(yǔ)言，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果 ? 建立數(shù)據(jù)庫(kù) ? 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 ? 組織數(shù)據(jù)入庫(kù) ? 并進(jìn)行試運(yùn)行 ⒍數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段 – 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過(guò)試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。 – 在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中必須不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改。 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)） 設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)。 需要指出的是，這個(gè)設(shè)計(jì)步驟既是 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 的過(guò)程，也包括了 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)過(guò)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(jì) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 物理設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)階 段 設(shè) 計(jì) 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(xiàng) 、 數(shù)據(jù)流 、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述 數(shù)據(jù)流圖和判定表 （ 判定樹(shù) ） 、 數(shù)據(jù)字典中處理過(guò)程的描述 概念模型 （ ER圖 ） 數(shù)據(jù)字典 系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)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(chǔ)安排 方法選擇 存取路徑建立 模塊設(shè)計(jì) IPO表 實(shí)施階段 編寫(xiě)模式 裝入數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行 程序編碼 、 編譯聯(lián)結(jié) 、 測(cè)試 運(yùn)行 、維護(hù) 性能監(jiān)測(cè) 、 轉(zhuǎn)儲(chǔ) /恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫(kù)重組和重構(gòu) 新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 、 運(yùn)行 、 維護(hù) （ 修正性 、 適應(yīng)性 、 改善性維護(hù) ） 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中的各級(jí)模式 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不同階段形成的數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式 第六章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施和維護(hù) 疑難問(wèn)題解答 小結(jié) 需求分析 ? 需求分析就是分析用戶(hù)的需要與要求 – 需求分析是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的起點(diǎn) – 需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶(hù)的實(shí)際要求，將直接影響到后面各個(gè)階段的設(shè)計(jì)，并影響到設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理和實(shí)用 需求分析的任務(wù) 一、需求分析的任務(wù) ? 通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門(mén)、企業(yè)等），充分 了解原系統(tǒng) （手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)） 工作概況，明確用戶(hù)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(kuò)充和改變，不能僅僅按當(dāng)前應(yīng)用需求來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù) 需求分析的任務(wù) 一、需求分析的任務(wù) ? 需求分析的重點(diǎn)是調(diào)查、收集與分析用戶(hù)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(hù)需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì) – 由用戶(hù)的信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫(kù)中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù) ? 處理要求 – 要完成什么處理功能 – 對(duì)處理的響應(yīng)時(shí)間的要求 – 對(duì)處理方式的要求 (批處理 / 聯(lián)機(jī)處理 ) ? 安全性與完整性要求。 需求分析的方法 ? 進(jìn)行需求分析首先是調(diào)查清楚用戶(hù)的實(shí)際需求，與用戶(hù)達(dá)成共識(shí)。 ? 然后進(jìn)一步分析與表達(dá)這些需求。 ⑴ 調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況 – 了解該組織的部門(mén)組成情況 – 各部門(mén)的職責(zé)等 ⑵ 調(diào)查各部門(mén)的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。調(diào)查重點(diǎn)之一。 – 各個(gè)部門(mén)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(mén) – 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(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶(hù)明確對(duì)新系統(tǒng)的各種要求。調(diào)查重點(diǎn)之二。 – 信息要求 – 處理要求 – 完全性與完整性要求 ⑷ 對(duì)前面調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行初步分析 – 確定新系統(tǒng)的邊界 ? 確定哪些功能由計(jì)算機(jī)完成或?qū)?lái)準(zhǔn)備讓計(jì)算機(jī)完成 ? 確定哪些活動(dòng)