數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法

1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)內(nèi)容綜述內(nèi)容綜述l數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息資源開發(fā)、管理和服務(wù)的最有效的手段。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)中的核心技術(shù)。l數(shù)據(jù)庫建設(shè)的規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量國家信息化程度的重要標(biāo)志之一。l數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)通常分為六個(gè)階段：需求分析階段、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段、數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫的實(shí)施、數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行和維護(hù)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述l數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：對于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。 l數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：l硬件、軟件和管理的結(jié)合l結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)結(jié)合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2、人員應(yīng)具備的知識數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備的知識l數(shù)據(jù)庫的基本知識和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)l計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識和程序設(shè)計(jì)的方法和技巧l軟件工程的原理和方法l應(yīng)用領(lǐng)域的知識 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟：l需求分析階段l概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段l邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段l數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段l數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段l數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的生命周期數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的生命周期需求分析需求分析l需求分析的任務(wù)：通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對象（組織、部門、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，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。l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)

3、用需求來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。主要任務(wù)主要任務(wù):1.分析用戶活動(dòng)，產(chǎn)生業(yè)務(wù)流程圖2.確定系統(tǒng)研究范圍3.分析用戶活動(dòng)所涉及的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖4.分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典調(diào)查用戶需求的具體步驟調(diào)查用戶需求的具體步驟首先調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況然后調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求確定新系統(tǒng)的邊界常用的調(diào)查方法常用的調(diào)查方法跟班作業(yè)開調(diào)查會(huì)請專人介紹。詢問設(shè)計(jì)調(diào)查表請用戶填寫查閱記錄結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析方法lStructured Analysis，簡稱SA方法。l從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手，采用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖lData Flow Diagram，簡稱

4、DFD圖。l數(shù)據(jù)流圖表達(dá)數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系。數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典lData Dictionary，簡稱DD。l數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合，是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析后的主要成果。l數(shù)據(jù)字典通常包括五個(gè)部分：l數(shù)據(jù)項(xiàng)：不可分的數(shù)據(jù)單位l數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)之間的關(guān)系l數(shù)據(jù)流：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂絣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存的地方l處理過程：數(shù)據(jù)處理的功能和處理要求概念結(jié)構(gòu)分析概念結(jié)構(gòu)分析l將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 l概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。l描述概念模型的用力工具是E-R模型。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法：概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法：l自頂向下

5、：首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化。l自底向上：首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)。l逐步擴(kuò)張：首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)。l混合策略：將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。 例：例：l比較常用的方法是：自底向上法。l通常分為兩步：1.抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖2.集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu)例：例：l概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步是對需求分析階段收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，形成實(shí)體、實(shí)體的屬性，標(biāo)識實(shí)體的碼，確定實(shí)體之

6、間的聯(lián)系類型，設(shè)計(jì)分E-R圖。l具體步驟：l選擇局部應(yīng)用l逐一設(shè)計(jì)分E-R圖例：例：l學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R圖 ：例：例：l課程管理局部應(yīng)用的分E-R圖 ：例：例：l集成局部E-R圖時(shí)需要分兩步：1)合并：解決分E-R圖之間的沖突，將分E-R圖合并生成初步E-R圖。2)修改與重構(gòu)：消除不必要的冗余，生成基本E-R圖。l各分E-R圖之間的沖突主要有三類：屬性沖突、命名沖突和結(jié)構(gòu)沖突。l消除冗余主要采用分析方法。例：學(xué)生管理系統(tǒng)的基本例：學(xué)生管理系統(tǒng)的基本E-R圖圖例：例：公司車隊(duì)信息系統(tǒng)的公司車隊(duì)信息系統(tǒng)的ERER模型模型 圖 公司車隊(duì)信息系統(tǒng)的ER模型部門車隊(duì)司機(jī)車輛開銷維修公司調(diào)用報(bào)銷擁

7、有聘用保險(xiǎn)2保險(xiǎn)1M1NN1NNNN11保險(xiǎn)公司1N維修邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)：把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選定的DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。l設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)一般分三步進(jìn)行：l將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型 l將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 l對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為一般數(shù)一般數(shù)據(jù)模型據(jù)模型轉(zhuǎn)化為特轉(zhuǎn)化為特定定DBMS支持下的支持下的據(jù)模型據(jù)模型 優(yōu)化模優(yōu)化模型型概念結(jié)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)基本基本E-R圖圖轉(zhuǎn)換規(guī)轉(zhuǎn)換規(guī)則則特定特定DBMS的的特

8、點(diǎn)與限特點(diǎn)與限制制優(yōu)化方優(yōu)化方法如規(guī)法如規(guī)范化理范化理論論邏輯邏輯模型模型ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實(shí)例模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實(shí)例職工工號姓名年齡性別領(lǐng)導(dǎo)1N職工（工號，姓名，年齡，性別，經(jīng)理工號） ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實(shí)例模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換實(shí)例倉庫商品商店倉庫號倉庫名地址數(shù)量商店號商品名商品號商店名日期進(jìn)貨MNP倉庫（倉庫號，倉庫名，地址）商店（商店號，商店名）商品（商品號，商品名）進(jìn)貨（商店號，商品名，倉庫號，日期，數(shù)量） 6.5: 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)l數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的任務(wù)：為一個(gè)給定的邏輯數(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)（存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法）。l數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)通

9、常分為兩步： l確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) l對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)確定數(shù)確定數(shù)據(jù)庫的據(jù)庫的物理結(jié)物理結(jié)構(gòu)構(gòu)評價(jià)數(shù)據(jù)評價(jià)數(shù)據(jù)庫的物理庫的物理結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫實(shí)施實(shí)施物理物理模型模型邏輯邏輯模型模型數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法l選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù)l 數(shù)據(jù)庫查詢事務(wù)l查詢的關(guān)系l 查詢條件所涉及的屬性l 連接條件所涉及的屬性l 查詢的投影屬性 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法l選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù)l數(shù)據(jù)更新事務(wù)l被更新的關(guān)系l每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的

10、屬性l 修改操作要改變的屬性值l 每個(gè)事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率和性能要求確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)l數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)的內(nèi)容l1. 確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)l 關(guān)系l 索引l 聚簇l 日志l 備份2. 確定系統(tǒng)配置確定系統(tǒng)配置lDBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲(chǔ)分配參數(shù)l 同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫的用戶數(shù)l 同時(shí)打開的數(shù)據(jù)庫對象數(shù)l 使用的緩沖區(qū)長度、個(gè)數(shù)l 時(shí)間片大小l 數(shù)據(jù)庫的大小l 裝填因子l 鎖的數(shù)目l 等等評價(jià)物理結(jié)構(gòu)評價(jià)物理結(jié)構(gòu)l評價(jià)方法l定量估算各種方案l 存儲(chǔ)空間l 存取時(shí)間l 維護(hù)代價(jià)l對估算結(jié)果進(jìn)行權(quán)衡、比較，選擇出一個(gè)較優(yōu)的合理的物理結(jié)構(gòu)l如果該結(jié)構(gòu)不符合用戶需求，則需

11、要修改設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的實(shí)施數(shù)據(jù)庫的實(shí)施l數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段的任務(wù)：使用DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語句和其他應(yīng)用程序?qū)⑦壿嬙O(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果描述出來，成為DBMS可以接受的源代碼，再經(jīng)過調(diào)試產(chǎn)生目標(biāo)模式，組織數(shù)據(jù)入庫。l數(shù)據(jù)庫實(shí)施主要包括以下工作： l用DDL定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) l組織數(shù)據(jù)入庫 l編制與調(diào)試應(yīng)用程序 l數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行 數(shù)據(jù)庫實(shí)施數(shù)據(jù)庫實(shí)施定義數(shù)定義數(shù)據(jù)庫結(jié)據(jù)庫結(jié)構(gòu)構(gòu)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)裝載裝載 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行試運(yùn)行數(shù)據(jù)庫物數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫運(yùn)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)行和維護(hù)物理物理模型模型編制與編制與調(diào)試應(yīng)調(diào)試應(yīng)用程序用程序數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)l數(shù)據(jù)庫投入運(yùn)行標(biāo)志著開發(fā)任務(wù)的基本完成和維護(hù)工作的開始，但是并不意味著設(shè)計(jì)過程的終結(jié) 。l在數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的，它包括：數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進(jìn)數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造小結(jié)小結(jié)數(shù)據(jù)處理需求分析數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典中處理過程的描述概念結(jié)構(gòu)