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AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第七章数据库设计xx大学信息学院AnIntroductiontoDatabaseSystem第七章数据库设计7.1数据库设计概述7.2需求分析7.3概念结构设计7.4逻辑结构设计7.5物理结构设计7.6数据库的实施和维护7.7小结AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1数据库设计概述数据库设计数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造（设计）优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求，包括信息管理要求和数据操作要求。信息管理要求：在数据库中应该存储和管理哪些数据对象。数据操作要求：对数据对象需要进行哪些操作，如查询、增、删、改、统计等操作。AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计概述（续）数据库设计数据库设计的目标是为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效率的运行环境。高效率的运行环境数据库数据的存取效率高数据库存储空间的利用率高数据库系统运行管理的效率高AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1数据库设计概述7.1.1数据库设计的特点7.1.2数据库设计方法7.1.3数据库设计的基本步骤7.1.4数据库设计过程中的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1.1数据库设计的特点1.数据库建设的基本规律三分技术，七分管理，十二分基础数据管理数据库建设项目管理企业（即应用部门）的业务管理基础数据数据的收集、整理、组织和不断更新AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计的特点（续）2.结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合将数据库结构设计和数据处理设计密切结合结构和行为分离的设计传统的软件工程：重行为设计忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策早期的数据库设计：重结构设计致力于数据模型和数据库建模方法研究，忽视了行为设计对结构设计的影响AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计的特点（续）结构和行为分离的设计现实世界概念模型设计子模式设计物理数据库设计逻辑数据库设计建立数据库数据分析功能分析功能模型功能说明事务设计应用设计应用开发系统调试数据库设计应用系统设计AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1数据库设计概述7.1.1数据库设计的特点7.1.2数据库设计方法7.1.3数据库设计的基本步骤7.1.4数据库设计过程中的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1.2数据库设计方法大型数据库设计是涉及多学科的综合性技术，又是一项庞大的工程项目。它要求多方面的知识和技术。主要包括：计算机的基础知识软件工程的原理和方法程序设计的方法和技巧数据库的基本知识数据库设计技术应用领域的知识AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计方法（续）手工试凑法设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，增加了维护代价AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计方法（续）规范设计法手工设计方法基本思想过程迭代和逐步求精典型方法新奥尔良（NewOrleans）方法基于E-R模型的数据库设计方法3NF（第三范式）的设计方法面向对象的数据库设计方法统一建模语言（UML）方法AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1数据库设计概述7.1.1数据库设计的特点7.1.2数据库设计方法7.1.3数据库设计的基本步骤7.1.4数据库设计过程中的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1.3数据库设计的基本步骤数据库设计分6个阶段需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计数据库实施数据库运行和维护需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统逻辑设计和物理设计与选用的数据库管理系统密切相关AnIntroductiontoDatabaseSystemAnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计的基本步骤（续）参加数据库设计的人员系统分析人员和数据库设计人员自始至终参与数据库设计，其水平决定了数据库系统的质量数据库管理员和用户代表主要参加需求分析与数据库的运行和维护应用开发人员包括程序员和操作员在实施阶段参与进来，分别负责编制程序和准备软硬件环境AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计的基本步骤（续）1.需求分析阶段是否做得充分与准确，决定了构建数据库的速度和质量2.概念结构设计阶段通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体数据库管理系统的概念模型3.逻辑结构设计阶段将概念结构转换为某个数据库管理系统所支持的数据模型，并对其进行优化AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计的基本步骤（续）4.物理结构设计阶段为逻辑数据结构选取一个最适合应用环境的物理结构包括存储结构和存取方法5.数据库实施阶段根据逻辑设计和物理设计的结果构建数据库编写与调试应用程序组织数据入库并进行试运行6.数据库运行和维护阶段经过试运行后即可投入正式运行在运行过程中必须不断对其进行评估、调整与修改AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计的基本步骤（续）设计一个完善的数据库应用系统往往是上述6个阶段的不断反复这个设计步骤既是数据库设计的过程，也包括了数据库应用系统的设计过程把数据库的设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来，将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计的基本步骤（续）图7.3数据库设计各个阶段的数据设计描述AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1数据库设计概述7.1.1数据库设计的特点7.1.2数据库设计方法7.1.3数据库设计的基本步骤7.1.4数据库设计过程中的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem7.1.4数据库设计过程中的各级模式数据库设计不同阶段形成的数据库各级模式数据库的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计过程中的各级模式（续）数据库设计不同阶段形成的数据库各级模式需求分析阶段：综合各个用户的应用需求数据库的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计过程中的各级模式（续）数据库设计不同阶段形成的数据库各级模式概念设计阶段：形成独立于机器特点，独立于各个数据库管理系统产品的概念模式（E-R图）数据库的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计过程中的各级模式（续）数据库设计不同阶段形成的数据库各级模式逻辑设计阶段：1.首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式2.然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图（View），形成数据的外模式AnIntroductiontoDatabaseSystem数据库设计过程中的各级模式（续）数据库设计不同阶段形成的数据库各级模式物理设计阶段：根据数据库管理系统特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式数据库的各级模式AnIntroductiontoDatabaseSystem第七章数据库设计7.1数据库设计概述7.2需求分析7.3概念结构设计7.4逻辑结构设计7.5物理结构设计7.6数据库的实施和维护7.7小结AnIntroductiontoDatabaseSystem7.2需求分析7.2.1需求分析的任务7.2.2需求分析的方法7.2.3数据字典AnIntroductiontoDatabaseSystem需求分析（续）需求分析就是分析用户的要求是设计数据库的起点结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用AnIntroductiontoDatabaseSystem7.2.1需求分析的任务详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等）充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况明确用户的各种需求在此基础上确定新系统的功能新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变AnIntroductiontoDatabaseSystem需求分析的任务（续）调查的重点是“数据”和“处理”，获得用户对数据库的要求（1）信息要求用户需要从数据库中获得信息的内容与性质由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据（2）处理要求用户要完成的处理功能对处理性能的要求（3）安全性与完整性要求AnIntroductiontoDatabaseSystem需求分析的任务（续）确定用户最终需求的难点用户缺少计算机知识，不能准确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求解决方法设计人员必须不断深入地与用户进行交流，才能逐步确定用户的实际需求AnIntroductiontoDatabaseSystem7.2需求分析7.2.1需求分析的任务7.2.2需求分析的方法7.2.3数据字典AnIntroductiontoDatabaseSystem7.2.2需求分析的方法调查清楚用户的实际需求并进行初步分析与用户达成共识分析与表达这些需求AnIntroductiontoDatabaseSystem调查用户需求的步骤（1）调查组织机构情况（2）调查各部门的业务活动情况（3）协助用户明确对新系统的各种要求，包括信息要求、处理要求、完全性与完整性要求（4）确定新系统的边界AnIntroductiontoDatabaseSystem常用调查方法（1）跟班作业通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况（2）开调查会通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求（3）请专人介绍（4）询问对某些调查中的问题，可以找专人询问（5）设计调查表请用户填写调查表设计合理，则很有效（6）查阅记录查阅与原系统有关的数据记录AnIntroductiontoDatabaseSystem进一步分析和表达用户需求分析方法结构化分析方法（StructuredAnalysis，简称SA方法）SA方法从最上层的系统组织机构入手采用自顶向下、逐层分解的方式分析系统对用户需求进行分析与表达后，需求分析报告必须提交给用户，征得用户的认可AnIntroductiontoDatabaseSystem需求分析过程需求分析过程AnIntroductiontoDatabaseSystem7.2需求分析7.2.1需求分析的任务7.2.2需求分析的方法7.2.3数据字典AnIntroductiontoDatabaseSystem7.2.3数据字典数据字典是关于数据库中数据的描述，即元数据，不是数据本身数据字典在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果注意：和关系数据库管理系统中数据字典的区别和联系AnIntroductiontoDatabaseSystem数据字典（续）数据字典的内容数据项数据结构数据流数据存储处理过程数据项是数据的最小组成单位若干