數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課件：第7章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計7.1

1、 中國人民大學(xué)信息學(xué)院 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計An Introduction to Database System第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.2 需求分析7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計7.6 數(shù)據(jù)庫實施和維護7.7 小結(jié)An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造（設(shè)計）優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理結(jié)構(gòu)，并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)

2、用需求，包括信息管理要求和數(shù)據(jù)操作要求。目標：為用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)提供一個信息基礎(chǔ)設(shè)施和高效率的運行環(huán)境An Introduction to Database System7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式An Introduction to Database System7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 管理 數(shù)據(jù)庫建設(shè)項目管理 企業(yè)（即應(yīng)用部門）的業(yè)務(wù)管理 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 收集、入庫 更新新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計和行為（處理）設(shè)計相結(jié)合

3、 將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理設(shè)計密切結(jié)合An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點（續(xù)）現(xiàn)實世界概念模型設(shè)計子模式設(shè)計物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計建立數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分析功能分析功能模型功能說明事務(wù)設(shè)計程序說明應(yīng)用程序設(shè)計程序編碼調(diào)試結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計 An Introduction to Database System7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式An Introduction to Database System7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法

4、 手工與經(jīng)驗相結(jié)合方法 設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計人員的經(jīng)驗和水平有直接關(guān)系數(shù)據(jù)庫運行一段時間后常常不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護代價規(guī)范設(shè)計法基本思想：過程迭代和逐步求精An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法（續(xù)）新奧爾良（New Orleans）方法將數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為若干階段和步驟 基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法概念設(shè)計階段廣泛采用3NF（第三范式）的設(shè)計方法邏輯階段可采用的有效方法 ODL（Object Definition Language）方法面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫設(shè)計方法An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法（

5、續(xù)）計算機輔助設(shè)計ORACLE Designer 2000SYBASE PowerDesignerAn Introduction to Database System7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式An Introduction to Database System7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟數(shù)據(jù)庫設(shè)計分6個階段需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計物理結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫實施數(shù)據(jù)庫運行和維護 需求分析和概念設(shè)計獨立于任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 邏輯設(shè)計和物理設(shè)計與選用的DBMS密切相關(guān)An In

6、troduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的準備工作：選定參加設(shè)計的人1.系統(tǒng)分析人員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員 自始至終參與數(shù)據(jù)庫設(shè)計2. 用戶和數(shù)據(jù)庫管理員 主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫的運行維護3.應(yīng)用開發(fā)人員（程序員和操作員） 在系統(tǒng)實施階段參與進來，負責(zé)編制程序和準備軟硬件環(huán)境 An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程(六個階段) 需求分析階段準確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理）最困難、最耗費時間的一步An Introduction to Database Syst

7、em數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型對其進行優(yōu)化An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法）An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）數(shù)據(jù)庫實施階段運用

8、DBMS提供的數(shù)據(jù)庫語言（如SQL）及宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫編制與調(diào)試應(yīng)用程序組織數(shù)據(jù)入庫進行試運行An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)）數(shù)據(jù)庫運行和維護階段數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運行后即可投入正式運行在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中必須不斷地對其進行評價、調(diào)整與修改An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟（續(xù)） 設(shè)計一個完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個階段的不斷反復(fù)（P202圖7.2）把數(shù)據(jù)庫設(shè)計和對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)處理的設(shè)計緊密結(jié)合起來將這兩個方面的需求分析、抽象、設(shè)計、實現(xiàn)

9、在各個階段同時進行，相互參照，相互補充，以完善兩方面的設(shè)計An Introduction to Database System數(shù)據(jù)庫設(shè)計各個階段的設(shè)計描述An Introduction to Database System7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式An Introduction to Database System7.1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式數(shù)據(jù)庫設(shè)計不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級模式數(shù)據(jù)庫的各級模式 An Introduction to Database System第七

10、章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述7.2 需求分析7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計7.6 數(shù)據(jù)庫實施和維護7.7 小結(jié)An Introduction to Database System7.2 需求分析7.2.1 需求分析的任務(wù)7.2.2 需求分析的方法7.2.3 數(shù)據(jù)字典An Introduction to Database System7.2.1 需求分析的任務(wù)需求分析的任務(wù)需求分析的重點需求分析的難點An Introduction to Database System需求分析的任務(wù)詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等）充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)

11、或計算機系統(tǒng)）明確用戶的各種需求確定新系統(tǒng)的功能充分考慮今后可能的擴充和改變An Introduction to Database System需求分析的重點調(diào)查的重點是“數(shù)據(jù)”和“處理”，獲得用戶對數(shù)據(jù)庫要求 信息要求處理要求安全性與完整性要求An Introduction to Database System需求分析的難點確定用戶最終需求用戶缺少計算機知識設(shè)計人員缺少用戶的專業(yè)知識解決方法設(shè)計人員必須不斷深入地與用戶進行交流An Introduction to Database System7.2 需求分析7.2.1 需求分析的任務(wù)7.2.2 需求分析的方法7.2.3 數(shù)據(jù)字典An Int

12、roduction to Database System7.2.2 需求分析的方法調(diào)查需求達成共識分析表達需求An Introduction to Database System調(diào)查用戶需求的具體步驟 調(diào)查組織機構(gòu)情況 調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動情況。 在熟悉業(yè)務(wù)活動的基礎(chǔ)上，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An Introduction to Database System常用調(diào)查方法(1)跟班作業(yè)(2)開調(diào)查會(3)請專人介紹(4)詢問(5)設(shè)計調(diào)查表請用戶填寫(6)查閱記錄An Introduction to Database System進一步分析和表達用戶需求結(jié)構(gòu)化分析方

13、法（Structured Analysis，簡稱SA方法）從最上層的系統(tǒng)組織機構(gòu)入手 自頂向下、逐層分解分析系統(tǒng)An Introduction to Database System進一步分析和表達用戶需求（續(xù)）1首先把任何一個系統(tǒng)都抽象為：數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲信息要求數(shù)據(jù)來源處理數(shù)據(jù)輸出處理要求An Introduction to Database System進一步分析和表達用戶需求（續(xù)）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 (2)分解數(shù)據(jù)處理功能逐步分解同時，逐級分解所用數(shù)據(jù)，形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖 (3)表達方法 處理邏輯：用判定表或判定樹來描述

14、數(shù)據(jù)：用數(shù)據(jù)字典來描述3將分析結(jié)果再次提交給用戶，征得用戶的認可An Introduction to Database System需求分析過程需求分析過程 An Introduction to Database System7.2 需求分析7.2.1 需求分析的任務(wù)7.2.2 需求分析的方法7.2.3 數(shù)據(jù)字典An Introduction to Database System7.2.3 數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)字典的用途進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果 數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲處理過程An Introduction to Database System 數(shù)據(jù)項 數(shù)據(jù)項是

15、不可再分的數(shù)據(jù)單位 對數(shù)據(jù)項的描述 數(shù)據(jù)項描述 數(shù)據(jù)項名，數(shù)據(jù)項含義說明，別名， 數(shù)據(jù)類型，長度，取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)項之間的聯(lián)系 An Introduction to Database System 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。 一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個數(shù)據(jù)項組成，也可以由若干個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干個數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。 對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說明， 組成:數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)An Introduction to Database System 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂健?對數(shù)據(jù)流的描述 數(shù)據(jù)流描述 數(shù)據(jù)

16、流名，說明，數(shù)據(jù)流來源， 數(shù)據(jù)流去向，組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 平均流量，高峰期流量An Introduction to Database System 數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一。對數(shù)據(jù)存儲的描述 數(shù)據(jù)存儲描述數(shù)據(jù)存儲名，說明，編號，輸入的數(shù)據(jù)流 ，輸出的數(shù)據(jù)流 ，組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量，存取頻度，存取方式An Introduction to Database System 處理過程具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述處理過程說明性信息的描述處理過程描述處理過程名，說明，輸入:數(shù)據(jù)流， 輸出:數(shù)據(jù)流，處理:簡要說明An Introduction to D

17、atabase System數(shù)據(jù)字典舉例例：學(xué)生學(xué)籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。 數(shù)據(jù)項，以“學(xué)號”為例： 數(shù)據(jù)項：學(xué)號 含義說明：唯一標識每個學(xué)生別名：學(xué)生編號 類型：字符型 長度：8 取值范圍：00000000至99999999取值含義：前兩位標別該學(xué)生所在年級， 后六位按順序編號與其他數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系：An Introduction to Database System處理過程（續(xù)）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以“學(xué)生”為例“學(xué)生”是該系統(tǒng)中的一個核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：學(xué)生 含義說明：是學(xué)籍管理子系統(tǒng)的主體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 定義了一個學(xué)生的有關(guān)信息 組成：學(xué)號，姓名，性別，年齡，所在系，年級An Introduc

18、tion to Database System處理過程（續(xù)）數(shù)據(jù)流，“體檢結(jié)果”可如下描述： 數(shù)據(jù)流：體檢結(jié)果 說明：學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果 數(shù)據(jù)流來源：體檢 數(shù)據(jù)流去向：批準 組成：平均流量：高峰期流量：An Introduction to Database System處理過程（續(xù)）數(shù)據(jù)存儲，“學(xué)生登記表”可如下描述： 數(shù)據(jù)存儲：學(xué)生登記表 說明：記錄學(xué)生的基本情況流入數(shù)據(jù)流： 流出數(shù)據(jù)流： 組成： 數(shù)據(jù)量：每年3000張 存取方式：隨機存取 An Introduction to Database System處理過程（續(xù)）處理過程“分配宿舍”可如下描述：處理過程：分配宿舍說明：為所有新生分配學(xué)生宿舍輸入：學(xué)生，宿舍輸出：宿舍安排處理：在新生報到后，為所有新生分配學(xué)生宿舍。 要求同一間宿舍只能安排同一性別的學(xué)生， 同一個學(xué)生只能安排在一個宿舍中。 每個學(xué)生的居住面積不小于3平