【正文】 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) ） 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) 圖 設(shè)計(jì)過(guò)程各個(gè)階段的設(shè)計(jì)描述 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 應(yīng)用 1 應(yīng)用要求 應(yīng)用 2 應(yīng)用要求 應(yīng)用 3 應(yīng)用要求 概念 模式 綜合 應(yīng)用 1 外模式 1 應(yīng)用 2 外模式 2 應(yīng)用 3 外模式 3 邏輯 模式 轉(zhuǎn)換 映象 映象 圖 數(shù)據(jù)庫(kù)的各級(jí)模式 內(nèi)模式 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)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 需求分析 需求分析的任務(wù) 一、需求分析的任務(wù) 二、需求分析的重點(diǎn) 三、需求分析的難點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 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，明確用戶的各種需求。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 三、需求分析的難點(diǎn) ? 確定用戶最終需求的難點(diǎn) ? 用戶 缺少計(jì)算機(jī)知識(shí)，開(kāi)始時(shí)無(wú)法確定計(jì)算機(jī)究竟能為自己做什么，不能做什么，因此無(wú)法一下子準(zhǔn)確地表達(dá)自己的需求，他們所提出的需求往往不斷地變化。 一、 調(diào)查用戶需求的具體步驟 ⑴ 調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況 (為分析信息流程做準(zhǔn)備 ) ? 組織部門(mén)的組成情況 ? 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。 ⑷ 確定新系統(tǒng)的邊界 對(duì)前面調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行初步分析，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)由人工完成。 通過(guò)親身參加業(yè)務(wù)工作了解業(yè)務(wù)活動(dòng)的情況。 1．首先把任何一個(gè)系統(tǒng)都抽象為： 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)流 信息要求 數(shù)據(jù) 來(lái)源 處理 數(shù)據(jù) 輸出 處理要求 圖 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 2．分解處理功能和數(shù)據(jù) （ 1）分解處理功能 將處理功能的具體內(nèi)容分解為若干子功能，再將每個(gè)子功能繼續(xù)分解，直到把系統(tǒng)的工作過(guò)程表達(dá)清楚為止。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ⒈ 數(shù)據(jù)項(xiàng) ? 數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位 ? 對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的描述 數(shù)據(jù)項(xiàng)描述＝ ｛數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說(shuō)明， 別名，數(shù)據(jù)類型，長(zhǎng)度，取值范圍， 取值含義，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系｝ ? 取值范圍、與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系定義了數(shù)據(jù)的完整性約束條件 ⒉ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。 ? 對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述＝｛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，編號(hào)， 流入的數(shù)據(jù)流 ，流出的數(shù)據(jù)流 ， 組成 :｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，數(shù)據(jù)量，存取方式｝ ? 流入的數(shù)據(jù)流：指出數(shù)據(jù)來(lái)源 ? 流出的數(shù)據(jù)流：指出數(shù)據(jù)去向 ? 數(shù)據(jù)量：每次存取多少數(shù)據(jù)，每天（或每小時(shí)、每周等）存取幾次等信息 ? 存取方法：批處理 / 聯(lián)機(jī)處理；檢索 / 更新；順序檢索 / 隨機(jī)檢索 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ⒌ 處理過(guò)程 ? 處理過(guò)程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹(shù)來(lái)描述。每個(gè)學(xué)生的居 住面積不小于 3平方米。 (數(shù)據(jù)存儲(chǔ) )。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 概念結(jié)構(gòu) 什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 需求分析階段描述的用戶應(yīng)用需求是現(xiàn)實(shí)世界的具體需求 ? 將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。 （ 3）易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí)，容易對(duì)概念模型修改和擴(kuò)充。 例： P213圖 注： 原 ER模型不具有概括，本書(shū)對(duì) ER模型作了擴(kuò)充，允許定義超類實(shí)體型和子類實(shí)體型。原因： ? 高層數(shù)據(jù)流圖只能反映系統(tǒng)的概貌 ? 中層數(shù)據(jù)流圖能較好地反映系統(tǒng)中各局部應(yīng)用的子系統(tǒng)組成 ? 低層數(shù)據(jù)流圖過(guò)細(xì) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 實(shí)例 :某工廠的信息管理系統(tǒng) 物資管理子系統(tǒng) 銷售管理子系統(tǒng) 人事管理子系統(tǒng) 設(shè)計(jì) ER圖的出發(fā)點(diǎn) …… …… … 圖 設(shè)計(jì)分 ER圖的出發(fā)點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ⒉ 逐一設(shè)計(jì)分 ER圖 ? 任務(wù) ——標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體、屬性、碼，實(shí)體間的聯(lián)系 將各局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)分別從數(shù)據(jù)字典中抽取出來(lái)，參照數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)定各局部應(yīng)用中的實(shí)體、實(shí)體的屬性、標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼，確定實(shí)體之間的聯(lián)系及其類型（ 1:1， 1:n， m:n） ? 如何抽象實(shí)體和屬性 實(shí)體： 現(xiàn)實(shí)世界中一組具有某些共同特性和行為的對(duì)象就可以抽象為一個(gè)實(shí)體。組成成分與對(duì)象類型之間是“ is part of的關(guān)系。 例：學(xué)校中的系，在某種應(yīng)用環(huán)境中，它只是作為“學(xué)生”實(shí)體的一個(gè)屬性，表明一個(gè)學(xué)生屬于哪個(gè)系；而在另一種環(huán)境中，由于需要考慮一個(gè)系的系主任、教師人數(shù)、學(xué)生人數(shù)、辦公地點(diǎn)等，這時(shí)它就需要作為實(shí)體了。聯(lián)系只發(fā)生在實(shí)體之間。 例 2：職稱通常作為教師實(shí)體的屬性，但在涉及住房分配時(shí)，由于分房與職稱有關(guān)，也就是說(shuō)職稱與住房實(shí)體之間有聯(lián)系，根據(jù)準(zhǔn)則２，這時(shí)把職稱作為實(shí)體來(lái)處理會(huì)更合適些。 然后參照第二層數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典中的詳盡描述 ， 遵循前面給出的兩個(gè)準(zhǔn)則 ， 進(jìn)行如下調(diào)整： 訂單應(yīng)作為實(shí)體 零件號(hào) +數(shù)量 + …… 1. 訂單：訂單號(hào) +若干頭信息 +訂單細(xì)節(jié) +… 每張訂單由訂單號(hào)、若干頭信息和訂單細(xì)節(jié)組成。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 2. 原訂單和產(chǎn)品的聯(lián)系實(shí)際上是訂單細(xì)節(jié)和產(chǎn)品的聯(lián)系 3. 發(fā)票清單是否作為實(shí)體？ 否，因?yàn)樵撔畔⒃趹?yīng)收帳款中體現(xiàn)了 4. 折扣規(guī)則實(shí)體 ——體現(xiàn)各種商品不同數(shù)量的折扣。 第 2種方法每次只集成兩個(gè)分 ER圖 ， 可以降低復(fù)雜度 。例如：零件號(hào)（ C/N）年齡（ D/N） ? 屬性取值單位沖突： 例如：零件的重量（公斤 /克） ? 屬性沖突的解決方法 通常用討論、協(xié)商等行政手段加以解決。 ?命名沖突的解決方法 通過(guò)討論、協(xié)商等行政手段加以解決 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ⒊ 結(jié)構(gòu)沖突 三類結(jié)構(gòu)沖突 ? 同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象 例，“課程”在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實(shí)體在另一局部應(yīng)用中則被當(dāng)作屬性 ? 解決方法： 通常是把屬性變換為實(shí)體或把實(shí)體變換為屬性，使同一對(duì)象具有相同的抽象。 ? 解決方法： 使該實(shí)體的屬性取各分 ER圖中屬性的并集，再適當(dāng)設(shè)計(jì)屬性的次序。 ? 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)時(shí)，哪些冗余信息必須消除，哪些冗余信息允許存在，需要根據(jù)用戶的整體需求來(lái)確定。 ? 一種更好的方法是把冗余數(shù)據(jù)定義在視圖中。 ? 方法 (1) 確定分 ER圖實(shí)體之間的數(shù)據(jù)依賴 FL 。 ? 由于規(guī)范化理論受到泛關(guān)系假設(shè)的限制，應(yīng)注意下面兩個(gè)問(wèn)題： (1) 冗余的聯(lián)系一定在 D中，而 D中的聯(lián)系不一定是冗余的； (2) 當(dāng)實(shí)體之間存在多種聯(lián)系時(shí)要將實(shí)體之間的聯(lián)系在形式上加以區(qū)分。把這 3個(gè)分 ER圖進(jìn)行集成過(guò)程中解決了以下問(wèn)題： （ 1）異名同義，“項(xiàng)目”和“產(chǎn)品”含義相同。職工之間領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系可由部門(mén)與職工（經(jīng)理）之間的領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系、部門(mén)與職工之間的從屬關(guān)系兩者導(dǎo)出，所以也可以取消。 ? 整體概念結(jié)構(gòu)能準(zhǔn)確地反映原來(lái)的每個(gè)視圖結(jié)構(gòu)，包括屬性、實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)換原則 ⒈ 一個(gè) 實(shí)體型 轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ⒋ 一個(gè) 1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并 。 ? 目的： 減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù) 。 部門(mén) （ 部門(mén)號(hào) ，部門(mén)名，經(jīng)理的職工號(hào)， …… ） 此為部門(mén)實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式。該關(guān)系模式已包含了聯(lián)系“屬于”所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式。 職工工作 （ 職工號(hào)，產(chǎn)品號(hào) ，工作天數(shù)， …… ） 此為聯(lián)系“參加”所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式。沒(méi)有通用規(guī)則。 ? 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以規(guī)范化理論為指導(dǎo)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ⒋ 按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，分析對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對(duì)它們進(jìn)行合并或分解。 ? 對(duì)于一個(gè)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)，到底規(guī)范化進(jìn)行到什么程度，需要權(quán)衡響應(yīng)時(shí)間和潛在問(wèn)題兩者的利弊才能決定。 ? 水平分解的適用范圍 1. 滿足“ 80/20原則”的應(yīng)用 80/20原則：一個(gè)大關(guān)系中，經(jīng)常被使用的數(shù)據(jù)只是關(guān)系的一部分，約 20%，把經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)分解出來(lái)，形成一個(gè)子關(guān)系，可以減少查詢的數(shù)據(jù)量。 ? 垂直分解的優(yōu)點(diǎn) 可以提高某些事務(wù)的效率 ? 垂直分解的缺點(diǎn) 可能使另一些事務(wù)不得不執(zhí)行連接操作 ， 從而降低了效率 。 目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般都提供了視圖 （ View） 概念 ， 可以利用這一功能設(shè)計(jì)更符合局部用戶需要的用戶外模式 。這在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)整體結(jié)構(gòu)時(shí)是非常必要的。 例如 ， 有關(guān)系模式： 產(chǎn)品 （ 產(chǎn)品號(hào) ， 產(chǎn)品名 ， 規(guī)格 ， 單價(jià) ， 生產(chǎn)車間 ， 生產(chǎn)負(fù)責(zé)人 ， 產(chǎn)品成本 ， 產(chǎn)品合格率 ， 質(zhì)量等級(jí) ） 可以在該關(guān)系模式上建立兩個(gè)視圖： ? 為一般顧客建立視圖： 產(chǎn)品 1（ 產(chǎn)品號(hào) ，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)） ? 為產(chǎn)品銷售部門(mén)建立視圖： 產(chǎn)品 2（ 產(chǎn)品號(hào) ，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)，車間，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人） 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) (3) 簡(jiǎn)化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用 如果某些局部應(yīng)用中經(jīng)常要使用某些很復(fù)雜的查詢，為了方便用戶，可以將這些復(fù)雜查詢定義為視圖。 ⒉ 一個(gè) m:n聯(lián)系 轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 ⒍ 同一實(shí)體集的實(shí)體間的聯(lián)系，即 自聯(lián)系 ，也可按上述 1: 1:n和 m:n三種情況分別處理。 ⒋ 分析對(duì)于應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對(duì)它們進(jìn)行合并或分解。 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的步驟 ? 確定數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu) ? 對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率 ? 如果評(píng)價(jià)結(jié)果滿足原設(shè)計(jì)要求則可進(jìn)入到物理實(shí)施階段，否則，就需要重新設(shè)計(jì)或修改物理結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至要返回邏輯設(shè)計(jì)階段修改數(shù)據(jù)模型。 具體地講是 ， 指定某個(gè)關(guān)系上的一個(gè) （ 組 ） 屬性 A作為 HASH碼 ， 對(duì)該 HASH碼定義一個(gè)函數(shù) （ 稱為 HASH函數(shù) ） ， 關(guān)系記錄的存儲(chǔ)地址由 HASH（ a） 來(lái)決定 ， a是該記錄在屬性 A上的值 。 2. 節(jié)省存儲(chǔ)空間 聚簇以后，聚簇碼相同的元組集中在一起了，因而聚簇碼值不必在每個(gè)元組中重復(fù)存儲(chǔ)，只要在一組中存一次就行了。 尤其當(dāng) SQL語(yǔ)句中包含有與聚簇碼有關(guān)的 ORDER BY， GROUP BY， UNION， DISTINCT等子句或短語(yǔ)時(shí)，使用聚簇特別有利，可以省去對(duì)結(jié)果集的排序操作 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ?選擇聚簇存取方法 1. 設(shè)計(jì)候選聚簇 1) 對(duì)經(jīng)常在一起進(jìn)行連接操作的關(guān)系可以建立組合聚簇； 2) 如果一個(gè)關(guān)系的一組屬性經(jīng)常出現(xiàn)在相等比較條件中，則該單個(gè)關(guān)系可建立聚簇； 3) 如果一個(gè)關(guān)系的一個(gè) (或一組 )屬性上的值重復(fù)率很高，則此單個(gè)關(guān)系可建立聚簇。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 第七章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ?聚簇的局限性 1. 聚簇只能提高某些特定應(yīng)用的性能 2. 建立與維護(hù)聚簇的開(kāi)銷相當(dāng)大 ? 對(duì)已有關(guān)系建立聚簇，將導(dǎo)致關(guān)系中元組移動(dòng)其物理存儲(chǔ)位置，并使此關(guān)系上原有的索引無(wú)效，必須重建。 例： CREATE CLUSTER INDEX Stusname ON Student(Sname)； 在 Student表的 Sname（ 姓名 ） 列上建立一個(gè)聚簇索引 ， 而且Student表中的記錄將按照 Sname值的升序存