【文章內(nèi)容簡介】 onceptual）和外部級（ external）。這個三級結(jié)構(gòu)有時也稱為 “三級模式結(jié)構(gòu) ”，或 “數(shù)據(jù)抽象的三個級別 ”，最早是在 1971 年通過的 dbtg 報告中提出，后來收入在 1975 年的美國ansi/sparc 報告中。雖然現(xiàn)在 dbms 的產(chǎn)品多種多樣，在不同的操作系統(tǒng)支持下工作，但是大多數(shù)系統(tǒng)在總的體系結(jié)構(gòu)上都具有三級模式的結(jié)構(gòu)特征。從某個角度看到的數(shù)據(jù)特性稱為 “數(shù)據(jù)視圖 ”（ data view）。 外部級最接近用戶，是單個用戶所能看到的數(shù)據(jù)特性。單個用戶使用的數(shù)據(jù)視圖的描述稱為 “外模式 ”。 概念級涉及到所有用戶的數(shù)據(jù)定義，是全局的數(shù)據(jù)視圖。全 局數(shù)據(jù)視圖的描述稱為 “概念模式 ”。 內(nèi)部級最接近于物理存儲設備，涉及到實際數(shù)據(jù)存儲的結(jié)構(gòu)。物理存儲數(shù)據(jù)視圖的描述稱為 “內(nèi)模式 ”。 數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)的三個抽象級別。它把數(shù)據(jù)的具體組織留給 dbms去做，用戶只要抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機中的表示和存儲，這樣就減輕了用戶使用系統(tǒng)的負擔。 三級結(jié)構(gòu)之間往往差別很大，為了實現(xiàn)這三個抽象級別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換， dbms 在三級結(jié)構(gòu)之間提供兩個層次的映象（ mappings） :外模式 /模式映象，模式 /內(nèi)模式映象。此處模式是概念模式的簡稱。 數(shù)據(jù)的 獨立性 由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用三級模式結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獨立性的特點。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，數(shù)據(jù)獨立性是指應用程序和數(shù)據(jù)之間相互獨立，不受影響。數(shù)據(jù)獨立性分成物理數(shù)據(jù)獨立性和邏輯數(shù)據(jù)獨立性兩級。 （ 1）物理數(shù)據(jù)獨立性 如果數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式要進行修改，即數(shù)據(jù)庫的存儲設備和存儲方法有所變化，那么模式 /內(nèi)模式映象也要進行相當?shù)男薷?，使概念模式盡可能保持不變。也就是對內(nèi)模式的修改盡量不影響概念模式，當然，對于外模式和應用程序的影響更小， 10 這樣，我們稱數(shù)據(jù)庫達到了物理數(shù)據(jù)獨立性。 （ 2）邏輯數(shù)據(jù)獨立性 如果數(shù)據(jù)庫的概念模式要進 行修改，譬如增加記錄類型或增加數(shù)據(jù)項，那么外模式 /模式映象也要進行相應的修改，使外模式盡可能保持不變。也就是對概念模式的修改盡量不影響外模式和應用程序，這樣，我們稱數(shù)據(jù)庫達到了邏輯數(shù)據(jù)獨立性。 現(xiàn)有關(guān)系系統(tǒng)產(chǎn)品均提供了較高的物理獨立性，而對邏輯獨立性的支持尚有欠缺，例如，對外模式的數(shù)據(jù)更新受到限制等。 范式 建立起一個良好的數(shù)據(jù)指標體系，是建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的最重要的一環(huán)。一個良好的數(shù)據(jù)指標體系是建立 db 的必要條件，但不是充分條件。我們完全可以認為所建指標體系中的一個指標類就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的 一個基本表，而這個指標類下面的一個個具體指標就是這個基本表中的一個字段。但如果直接按照這種方式建庫顯然還不能算最佳。對于指標體系中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)在建庫前還必須進行規(guī)范化的重新組織。 在數(shù)據(jù)的規(guī)范化表達中，一般將一組相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)稱為一個關(guān)系 (relation)，而在這個關(guān)系下的每個數(shù)據(jù)指標項則被稱為數(shù)據(jù)元素 (data element)，這種關(guān)系落實到具體數(shù)據(jù)庫上就是基本表，而數(shù)據(jù)元素就是基本表中的一個字段 (field)。規(guī)范化表達還規(guī)定在每一個基本表中必須定義一個數(shù)據(jù)元素為關(guān)鍵字 (key)，它可以唯一地標識出該 表中其它相關(guān)的數(shù)據(jù)元素。在規(guī)范化理論中表是二維的，它有如下四個性質(zhì)： 在表中的任意一列上，數(shù)據(jù)項應屬于同一個屬性 (如圖中每一列都存放著不同合同記錄的同一屬性數(shù)據(jù) )。 表中所有行都是不相同的，不允許有重復組項出現(xiàn) (如圖中每一行都是一個不同的合同記錄 )。 在表中，行的順序無關(guān)緊要 (如圖中每行存的都是合同記錄，至于先放哪一個合同都沒關(guān)系 )。 在表中，列的順序無關(guān)緊要，但不能重復 (如圖中合同號和合同名誰先誰后都沒 11 關(guān)系，但二者不可重復或同名 )。 在對表的形式進行了規(guī)范化定義后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有五種規(guī)范化定義，定名為 規(guī)范化模式，稱為范式。在這五種范式中，一般只用前三種，對于常用系統(tǒng)就足夠了。而且這五種范式是 “向上兼容 ”的，即滿足第五范式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動滿足一、二、三、四范式，滿足第四范式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動滿足第一、二、三范式， …… ，依此類推。 第一范式 (first normal form，簡稱 1st nf)就是指在同一表中沒有重復項出現(xiàn)，如果有則應將重復項去掉。這個去掉重復項的過程就稱之為規(guī)范化處理。在本文所討論的開發(fā)方法里， 1st nf 實際上是沒有什么意義的。因為我們按規(guī)范化建立的指標體系和表的過程都自動保證了所有表都滿足 1st nf。 第二范式 (second normal form，簡稱 2nd nf)是指每個表必須有一個 (而且僅一個 )數(shù)據(jù)元素為主關(guān)鍵字 (primary key)，其它數(shù)據(jù)元素與主關(guān)鍵字一一對應。例如，在圖 中如果我們將合同號定義為主關(guān)鍵字 (其它數(shù)據(jù)元素中的記錄數(shù)據(jù)都有可能重名，故不能作為主關(guān)鍵字 )，故只要知道了一個合同記錄的合同號，就可以唯一地在同一行中找到該合同的任何一項具體信息。通常我們稱這種關(guān)系為函數(shù)依賴 (functional dependence)關(guān)系。即表中其它數(shù)據(jù)元素都依賴于主關(guān)鍵字， 或稱該數(shù)據(jù)元素唯一地被主關(guān)鍵字所標識。 第三范式 (third normal form，簡稱 3rd nf)就是指表中的所有數(shù)據(jù)元素不但要能夠唯一地被主關(guān)鍵字所標識，而且它們之間還必須相互獨立，不存在其它的函數(shù)關(guān)系。也就是說對于一個滿足了 2nd nf 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說，表中有可能存在某些數(shù)據(jù)元素依賴于其它非關(guān)鍵宇數(shù)據(jù)元素的現(xiàn)象，必須加以消除。 為防止數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)更新異常、插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余太大等現(xiàn)象，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫要盡量按關(guān)系規(guī)范化要求進行數(shù)據(jù)庫設計。 數(shù)據(jù)庫設計原則 一個好的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品不等于就有一 個好的應用系統(tǒng)，如果不能設計一個合理的數(shù)據(jù)庫模型，不僅會增加客戶端和服務器段程序的編程和維護的難度，而且將會影響系統(tǒng)實際運行的性能。一般來講，在一個 MIS 系統(tǒng)分析、設計、測試和試運行階段，因為數(shù)據(jù)量較小，設計人員和測試人員往往只注意到功能的實現(xiàn)， 12 而很難注意到性能的薄弱之處，等到系統(tǒng)投入實際運行一段時間后，才發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的性能在降低 就回對系統(tǒng)設計帶來麻煩 ,所以數(shù)據(jù)庫設計要按一定的嚴謹?shù)?原則進行。 數(shù)據(jù)庫設計的基本方法 數(shù)據(jù)庫設計是建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它要求對于指定的應用環(huán)境，構(gòu)造出較優(yōu)的數(shù)據(jù) 庫模式，建立起數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，并使系統(tǒng)能有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足用戶的各種應用需求。一般按照規(guī)范化的設計方法，常將數(shù)據(jù)庫設計分為若干階段： 系統(tǒng)規(guī)劃階段主要是確定系統(tǒng)的名稱、范圍；確定系統(tǒng)開發(fā)的目標功能和性能；確定系統(tǒng)所需的資源；估計系統(tǒng)開發(fā)的成本；確定系統(tǒng)實施計劃及進度；分析估算系統(tǒng)可能達到的效益；確定系統(tǒng)設計的原則和技術(shù)路線等。對分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，還應分析用戶環(huán)境及網(wǎng)絡條件，以選擇和建立系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。 需求分析階段要在用戶調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過分析，逐步明確用戶對系統(tǒng)的需求，包括數(shù)據(jù)需求和圍繞這些數(shù)據(jù) 的業(yè)務處理需求。通過對組織、部門、企業(yè)等進行詳細調(diào)查，在了解現(xiàn)行系統(tǒng)的概況、確定新系統(tǒng)功能的過程中，收集支持系統(tǒng)目標的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其處理方法。 概念設計階段要產(chǎn)生反映企業(yè)各組織信息需求的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)，即概念模型。概念模型必須具備豐富的語義表達能力、易于交流和理解、易于變動、易于向各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換、易于從概念模型導出與 DBMS 有關(guān)的邏輯模型等特點。 邏輯設計階段除了要把 E－ R 圖的實體和聯(lián)系類型，轉(zhuǎn)換成選定的 DBMS支持的數(shù)據(jù)類型，還要設計子模式并對模式進行評價，最后為了使模式適應信息的不同表示，需要優(yōu) 化模式。 物理設計階段的主要任務是對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)在物理設備上的存放結(jié)構(gòu)和存取方法進行設計。數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)依賴于給定的計算機系統(tǒng)，而且與具體選用的DBMS 密切相關(guān)。物理設計常常包括某些操作約束，如響應時間與存儲要求等。 系統(tǒng)實施階段主要分為建立實際的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；裝入試驗數(shù)據(jù)對應用程序進行測試；裝入實際數(shù)據(jù)建立實際數(shù)據(jù)庫三個步驟。 另外，在數(shù)據(jù)庫的設計過程中還包括一些其他設計，如數(shù)據(jù)庫的安全性、完 13 整性、一致性和可恢復性等方面的設計 ,不過，這些設計總是以犧牲效率為代價的 ,設計人員的任務就是要在效率和盡 可能多的功能之間進行合理的權(quán)衡。 Access 數(shù)據(jù)庫 技術(shù)的 選擇 在辦公軟件 Office 套件中，最為廣大用戶熟悉的是 Word 和 Excel，因為它們功能強大且方便易用，更因為它們不僅可用于辦公，還可用于個人寫作和家庭記帳理財?shù)?。同?Office 套件中一部分的 Access，雖然有著同樣強大的功能，但使用的人卻相對少些，不像 Word 和 Excel 那樣廣泛。 Access 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是 Microsoft Office 套件的重要組成部分，是 Access 的最新版本，可在 Windows 環(huán)境下運行。 Access 適用于小型商務活動，用以存貯和管理商務活動所需要的數(shù)據(jù)。 Access 不僅是一個數(shù)據(jù)庫，而且它具有強大的數(shù)據(jù)管理功能，它可以方便地利用各種數(shù)據(jù)源，生成窗體（表單），查詢，報表和應用程序等。 本考勤管理系統(tǒng)也正是利用 Access 的特點建立 數(shù)據(jù)庫 。 數(shù)據(jù)庫是有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合 ,它與一般的數(shù)據(jù)文件不同 ， Microsoft Access 是一種關(guān)系式數(shù)據(jù)庫，關(guān)系式數(shù)據(jù)庫由一系列表組成，表又由一系列行和列組成，每一行是一個記錄，每一列是一個字段，每個字段有一個字段名，字段名在一個表中不能重復。 表與表之間可以建立關(guān)系（或 稱關(guān)聯(lián)，連接），以便查詢相關(guān)聯(lián)的信息。 Access 數(shù)據(jù)庫以文件形式保存，文件的擴展名是 MDB。 Access 數(shù)據(jù)庫由六種對象組成，它們是表、查詢、窗體、報表、宏和模塊。 表 (Table) ——表是數(shù)據(jù)庫的基本對象，是創(chuàng)建其他 5 種對象的基礎(chǔ)。表由記錄組成，記錄由字段組成，表用來存貯數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，故又稱數(shù)據(jù)表。 查詢 (Query)——查詢可以按索引快速查找到需要的記錄，按要求篩選記錄并能連接若干個表的字段組成新表。 窗體 (Form)——窗體提供了一種方便的瀏覽、輸入及更改數(shù)據(jù)的窗口。還可以創(chuàng)建子 窗體顯示相關(guān)聯(lián)的表的內(nèi)容。窗體也稱表單。 報表 (Report)——報表的功能是將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分類匯總，然后打印出來，以便分析。 宏 (Macro)——宏相當于 DOS 中的批處理，用來自動執(zhí)行一系列操作。 Acc 14 ess 列出了一些常用的操作供用戶選擇，使用起來十分方便。 模塊 (Module)——模塊的功能與宏類似，但它定義的操作比宏更精細和復雜，用戶可以根據(jù)自己的需要編寫程序。模塊使用 Visual Basic 編程。 Access 可以方便地利用各種數(shù)據(jù)源，包括 dBASE, FoxBase,FoxPro,Excel,Word 等。 Access 增加了數(shù)據(jù)庫訪問的安全機制，可對表一級設置訪問許可權(quán)。 Access 還可以方便地利用 FoxPro 數(shù)據(jù)庫、 Excel 電子表格的數(shù)據(jù)，還可以和 Word 混合使用，打印通用信函或信封。 3 系統(tǒng)總體設計 軟件系統(tǒng)的總體設計大約要經(jīng)歷可行性分析和項目開發(fā)計劃，需求分析，概要設計，詳細設計，編碼，測試以及維護等七個階段。可行性分析和項目開發(fā)計劃在前面已經(jīng)敘述，下面所要做的是進行軟件需求分析，概要設計和 詳細設計。編碼 過程將在下一節(jié)論述，而測試和維護過程不在本文敘及 . 系統(tǒng)需求分析 在經(jīng)過前一階段的分析之后，我確定了我的開發(fā)課題為 企業(yè)員工考勤管理系統(tǒng) ?，F(xiàn)在所要做的是要準確定義系統(tǒng)必須做什么以及系統(tǒng)必須具備的功能。 軟件需求分析中我采用結(jié)構(gòu)化分析方法（ structured analysis,簡稱 sa）， sa 是面向數(shù)據(jù)流進行需求分析的方法，像所有的軟件分析方法（如面向?qū)ο蠓治龇椒?、idef 方法等等）一樣， sa 也是一種建模活動，它使用簡單易讀的符號，根據(jù)軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、變換的關(guān)系，自頂向下逐層分解，描繪滿足功能要求的軟件模型。 在系統(tǒng)中我采用數(shù)據(jù)流圖（ dfd）這 種半形式化的描述方式表達需求。它是一種功能模型，以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的過程，只反映系統(tǒng)必須完成的邏輯功能。它有四種基本圖形符號： ◆ → ：箭頭，表示數(shù)據(jù)流； 15 ◆ 〇：圓或橢圓，表示加工； ◆ ═：雙杠，表示數(shù)據(jù)存儲； ◆ □：方框，表示數(shù)據(jù)的源點或終點。， 頂層流圖僅包含一個 員 工，它代表被開發(fā)系統(tǒng)，它的輸入流是該系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)了，輸出流是該系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)；底層流圖是指其加工不需要再做分解的數(shù)據(jù)流圖，中間層流圖表示對其上層父圖的細化，它的每一步 操作 可能繼續(xù)細化成子圖。 出勤的原始記錄主要來源 于考勤機 ,并且以固定格式保存在數(shù)據(jù)庫中 。 考勤管理系統(tǒng)的任務是如何處理這些數(shù)據(jù) . 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程如下： 通過以上 的 數(shù)據(jù)流圖之后，我們已大體地了解了系統(tǒng)的功能和目標，接下來所要做的就是系統(tǒng)功能模塊的劃分和數(shù)據(jù)庫的設計，也就是系統(tǒng)的概要設計。 系統(tǒng)概要設計 在軟件需求分析階段，搞清楚了軟件 “做什么 ”的問題，形成了目標系統(tǒng)的邏輯模型?，F(xiàn)在我們所要做的就是要把軟件 “做什么 ”的邏輯模型變換為 “怎么做 ”的物理模型，即著手實現(xiàn)軟件的需求。首先，我們需要描述的是系統(tǒng)的總的體系結(jié)構(gòu)。