【文章內(nèi)容簡介】 設計 ： 是指對于一個 給定應用環(huán)境 ，構造最優(yōu)的 數(shù)據(jù)庫模式 ，建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應用需求（ 信息需求 ＆ 處理要求 ）。 ? 數(shù)據(jù)庫設計是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設中的核心技術 ?數(shù)據(jù)庫設計相關概念 南京工業(yè)大學測繪學院 ? 數(shù)據(jù)庫設計內(nèi)容 結構特性設計 （數(shù)據(jù)庫模式設計） ? 是數(shù)據(jù)模型所反映的實體及實體間聯(lián)系靜態(tài)模型的設計 ? 是設計各級數(shù)據(jù)庫模式，決定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息內(nèi)容 行為特性設計 （數(shù)據(jù)庫應用軟件開發(fā)） ? 是與數(shù)據(jù)庫狀態(tài)轉(zhuǎn)換有關，是改變實體特性的操作 ? 決定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能，是事務處理等應用程序設計 南京工業(yè)大學測繪學院 ?數(shù)據(jù)庫設計存在問題 ? 同時具備數(shù)據(jù)庫知識和企業(yè)業(yè)務知識、實際經(jīng)驗的人很少 ? 企業(yè)的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的目標和需求缺少明確的規(guī)定 ? 缺乏完善的設計工具、方法和理論 ? 隨應用范圍擴大深入，用戶不斷要求修改和增加新的功能 ?數(shù)據(jù)庫設計對設計人員要求 ? 計算機基礎知識和程序設計技術 ? 數(shù)據(jù)庫基本知識和數(shù)據(jù)庫設計技術 ? 軟件工程的原理和方法 ? 應用領域的知識 南京工業(yè)大學測繪學院 ? 用戶參與 :最初的提出者和最終的使用者 ? 戰(zhàn)略眼光 :使數(shù)據(jù)庫有較長的使用壽命 ? 數(shù)據(jù)庫必須正確反映現(xiàn)實世界，能為某個 DBMS所接受 ? 應用系統(tǒng)有良好的性能 ， 有利于實施和維護 ?數(shù)據(jù)庫設計準則 南京工業(yè)大學測繪學院 ?數(shù)據(jù)庫設計方法 ☆ 直接設計法 ☆ 快速原型法 ☆ 規(guī)范設計法 ? 軟件工程 ? 是為了組織大型軟件生產(chǎn)，克服手工作坊方式軟件生產(chǎn)的缺點，而提出的一種科學的軟件設計方法。 ? 是指導計算機軟件開發(fā)和維護的工程學科。 ? 對于大規(guī)模、十分復雜、要求較高的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，應當采用軟件工程的方法。 南京工業(yè)大學測繪學院 ?數(shù)據(jù)庫設計步驟 軟件工程分步設計法 ? 系統(tǒng)需求分析 ? 概念設計階段 ? 邏輯設計階段 ? 物理設計階段 ? 數(shù)據(jù)庫實施階段 ? 數(shù)據(jù)庫運行和維護階段 數(shù)據(jù)分析 概念模型設計 邏輯模型設計 物理模型設計 性能評價與預測 符合要求？ 物理實現(xiàn) 試運行 滿意？ 使用與維護 現(xiàn)有 amp。 末來應用 轉(zhuǎn)換規(guī)則，規(guī)范化理論 DBMS 要求 用戶應用要求DBMS 限制 應用程序頻率 需求分析階段 概念設計階段 邏輯設計階段 物理設計階段 數(shù)據(jù)庫實施階段 數(shù)據(jù)庫運行維護階段 N Y N Y 南京工業(yè)大學測繪學院 ? 從客觀分析和抽象入手，利用設計工具進行綜合，分階段完成。 ? 每一階段完成時要進行設計分析，評價一些重要設計指標，提交文檔。 ? 與用戶進行交流。 ? 開發(fā)階段是順序過程，前后開發(fā)階段存在因果關系。 ? 分析和修改多次重復。 ?數(shù)據(jù)庫設計步驟 南京工業(yè)大學測繪學院 現(xiàn)實世界 信息世界 數(shù)據(jù)世界 用戶需求分析 物理結構設計 ER圖 數(shù)據(jù)模型 概念結構設計 邏輯結構設計 ?數(shù)據(jù)庫設計步驟 概念結構設計邏輯結構設計南京工業(yè)大學測繪學院 信息的轉(zhuǎn)換 加工、轉(zhuǎn)換 存儲 二進制數(shù)據(jù)集合 結構 計算機世界 加工 轉(zhuǎn)換 DBMS 數(shù) 文件 據(jù) 記錄 庫 相關數(shù)據(jù)項集合 數(shù)據(jù)世界 DBMS的數(shù)據(jù)模型 人 認識選擇分類描述 客觀 事物類： 事物 相關特征集合 現(xiàn)實世界 實體 實體集合 及 實體 聯(lián)系 相關屬性集合 信息世界 ER模型 DB結構設計階段與數(shù)據(jù)庫各級模式結構的聯(lián)系 應用 1 應用 3 應用 2 概念模式 概念要求 概念要求 概念要求 應用 1 應用 3 應用 2 邏輯模式 內(nèi)模式 外模式 3 外模式 2 外模式 1 綜合 轉(zhuǎn)換 映像 映像 南京工業(yè)大學測繪學院 一、需求分析 ：概述 是數(shù)據(jù)庫設計中最重要的步驟之一，是基礎；在此階段，從多方面對整個組織進行調(diào)查，收集和分析各個應用對 信息 和 處理 兩方面需求。 ?需求分析任務 ： 收集資料 ,了解用戶需求 ? 信息需求 ,用戶要從數(shù)據(jù)庫獲得的信息內(nèi)容 ? 處理需求 ,完成什么處理功能及處理方式 ? 安全性和完整性要求 南京工業(yè)大學測繪學院 ? 整個數(shù)據(jù)庫設計的關鍵（特點）。 ? 設計目標：產(chǎn)生反映全組織信息需要的整體數(shù)據(jù)庫概念結構，是整個組織各個用戶共同關心的信息結構。 ? 獨立于數(shù)據(jù)庫邏輯結構，獨立與 DBMS。 ? 描述概念結構的工具： ER圖（圖形表示） 二、概念結構設計： 概述 南京工業(yè)大學測繪學院 二、概念結構設計： 方法 自底向上 策略 南京工業(yè)大學測繪學院 二、概念結構設計： 步驟 設計各個用戶視圖 視圖模型化 概念模型修改 返回用戶征求意見 滿意？ 局部 E R 圖 初步 E R 圖 總體 E R 圖 N Y 南京工業(yè)大學測繪學院 二、概念結構設計： 步驟 1. 局部 ER圖設計 － ① 選擇局部應用 ② 逐一設計分 ER圖 ? 一個應用的局部 ER圖反映出具體應用的視圖； ? 根據(jù)需求分析階段產(chǎn)生的各個部門的數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典中相關數(shù)據(jù)的設計出各項應用的局部 ER圖。 南京工業(yè)大學測繪學院 (1)確定實體和屬性 區(qū)分實體和屬性的原則 : ? 屬性不需要在進一步描述 ? 屬性不能與其他實體具有聯(lián)系（職稱、書庫） 根據(jù)語義分析依賴關系 ,確定候選碼及主碼。 二、概念結構設計： 步驟 1. 局部 ER圖設計 － 設計步驟 南京工業(yè)大學測繪學院 二、概念結構設計： 步驟 1. 局部 ER圖設計 － 舉例 南京工業(yè)大學測繪學院 二、概念結構設計： 步驟 1. 局部 ER圖設計 － 舉例 南京工業(yè)大學測繪學院 (2)確定聯(lián)系類型 聯(lián)系類型 : 1:n,1:1,m:n 注意的問題 : 不要丟掉聯(lián)系的屬性 盡量取消冗余的聯(lián)系 給聯(lián)系命名 : (選擇反映聯(lián)系語義的動詞 ) (3)畫出局部 ER圖 二、概念結構設計： 步驟 1. 局部 ER圖設計 － 設計步驟 南京工業(yè)大學測繪學院 －將所有的局部 ER圖綜合成一個總 ER圖 二、概念結構設計： 步驟 ?視圖集成方式 ? 多個分 ER圖一次集成 ? 逐步集成，一次集成兩個分 ER圖 －將所有的局部 ER圖綜合成一個總 ER圖 二、概念結構設計： 步驟 ? 合并：消除沖突 ?初步 ER圖 ? 修改和重構：消除冗余 ? 基本 ER圖 ?步驟 南京工業(yè)大學測繪學院 二、概念結構設計： 步驟 － ① 合并分 ER圖 ,綜合成 初步 ER圖 沖突 :因為局部應用不同 ,設計人員不同 ,從而造成的各局部 ER圖的不一致；合理消除各分 ER圖的沖突是合并 ER圖的主要工作和關鍵所在。沖突類型 有 : ? 屬性沖突 :① 屬性域沖突； ②屬性取值單位沖突。 ? 命名沖突 :① 同名異義； ②異名同義。 ? 結構沖突 :① 同一對象具有不同的抽象； ②同一實體所含屬性個數(shù)和屬性排列次序不完全相同； ③聯(lián)系類型不同。 南京工業(yè)大學測繪學院 二、概念結構設計： 步驟 － ① 合并分 ER圖 ,綜合成 初步 ER圖 （消除沖突） 學生 課程 選課 學號 姓名 性別 專業(yè) 課號 課名 學分 成績 m n 教師 課程 任課 工號 姓名 性別 年齡 課號 課程名稱 教材名稱 m 1 ER1 ER2 南京工業(yè)大學測繪學院 成績 學生 課程 選課 學號 姓名 性別 專業(yè) 課號 課名 學分 m n 教材名稱 任課 教師 工號 姓名 性別 年齡 1 q 二、概念結構設計： 步驟 － ① 合并分 ER圖 ,綜合成 初步 ER圖 （消除沖突） ER12 南京工業(yè)大學測繪學院 ? 在初步 ER圖中可能存在冗余的數(shù)據(jù)和實體間冗余的聯(lián)系； ? 冗余數(shù)據(jù) : 是指可以從基本的數(shù)據(jù)導出的數(shù)據(jù) ? 冗余聯(lián)系 : 是指可以從其他聯(lián)系導出的聯(lián)系 ? 消除了冗余的初步 ER圖稱為基本 ER圖； ? 消除冗余主要采用分析方法，即以數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖為依據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關于數(shù)據(jù)項之間邏輯關系的說明來消除冗余。 二、概念結構設計： 步驟 － ② 消除不必要的冗余 ,優(yōu)化成 基本 ER圖 南京工業(yè)大學測繪學院 Q3=Q1*Q2； Q4=∑ Q5，所以 Q Q4是冗余數(shù)據(jù) ,可以消除 。并且由于 Q3消除 ,產(chǎn)品與材料件的冗余聯(lián)系也應消除。 二、概念結構設計： 步驟 － ② 消除不必要的冗余 ,優(yōu)化成 基本 ER圖 行政管理部門 ：職工＆部門 工程組織管理 ：工程＆職工 計劃供應部門 ：工程、零件＆供應商 物質(zhì)管理部門 ：倉庫＆零件 n 部件 部門－職工 部門 職工 部門號 上年預算 本年預算 參加工 作日期 職工號 工資 出生日期 １ n 參加 管理 工程 投入百分比 參加日期 m n 1 n 工程號 工程名 預算 組成－成分 零件數(shù) 工程 －供應 －部件 供應商 供應號 地址 倉庫 倉庫號 地址 存放 數(shù)量 潛在 供應 m n m p n m m n 數(shù) 量 工廠物資管理 工廠物資管理的 初步總體 ER圖 南京工業(yè)大學測繪學院 ? 將概念結構轉(zhuǎn)換成特定 DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型的過程 ? 把綜合 ER圖轉(zhuǎn)換成關系模型 ? 將概念結構轉(zhuǎn)換為一般的關系、網(wǎng)狀、層次模型； ? 將轉(zhuǎn)換來的常用模型向特定 DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換； ? 對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化。 三、邏輯結構設計： 概述 三、邏輯結構設計： 步驟 轉(zhuǎn)化為一般數(shù)據(jù)模型 轉(zhuǎn)化為特定 DBMS支持下的據(jù)模型 優(yōu)化模型 概念結 構設計 數(shù)據(jù)庫 物理設計 基本 ER圖 轉(zhuǎn)換規(guī)則 特定DBMS的特點與限制 優(yōu)化方法如規(guī)范化理論 邏輯