第07章管理信息系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第七章系統(tǒng)設(shè)計(jì)1系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)

系統(tǒng)規(guī)劃

系統(tǒng)實(shí)施

系統(tǒng)分析

開(kāi)發(fā)

設(shè)計(jì)

初步

調(diào)查

可行性

研究

審批

系統(tǒng)

評(píng)價(jià)

系統(tǒng)

維護(hù)

總體

設(shè)計(jì)

詳細(xì)

設(shè)計(jì)

審計(jì)

審查

編程

調(diào)試

系統(tǒng)

轉(zhuǎn)換

驗(yàn)收

詳細(xì)

調(diào)查

邏輯

設(shè)計(jì)

2第七章管理信息系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)代碼設(shè)計(jì)3. 功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)物理配置方案設(shè)計(jì)制訂設(shè)計(jì)規(guī)范數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)輸出設(shè)計(jì)輸入設(shè)計(jì)處理流程圖設(shè)計(jì)編寫(xiě)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告3本節(jié)內(nèi)容：1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)41.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是：在系統(tǒng)分析提出的邏輯模型的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地進(jìn)行物理模型的設(shè)計(jì)。如前所述,物理模型主要解決“怎樣做”的問(wèn)題。

51.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容總體設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)、功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)和功能模塊圖設(shè)計(jì)等。代碼設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)規(guī)范的制定系統(tǒng)物理配置方案設(shè)計(jì)設(shè)備配置、通信網(wǎng)絡(luò)的選擇和設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)的安全保密設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)處理過(guò)程設(shè)計(jì)輸出設(shè)計(jì)、輸入設(shè)計(jì)、處理流程圖設(shè)計(jì)及編寫(xiě)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)能為程序開(kāi)發(fā)人員提供完整、清楚的設(shè)計(jì)文檔，并對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范中不清楚的地方做出解釋。61.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則1·系統(tǒng)性2·靈活性3·可靠性4·經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)是作為統(tǒng)一整體而存在的，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要從整個(gè)系統(tǒng)的角度進(jìn)行考慮，系統(tǒng)的代碼要統(tǒng)一，設(shè)計(jì)規(guī)范要標(biāo)準(zhǔn)，傳遞語(yǔ)言要盡可能一致，對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集要做到數(shù)出一處、全局共享，使一次輸入得到多次利用。為保持系統(tǒng)的長(zhǎng)久生命力，要求系統(tǒng)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，為此，系統(tǒng)應(yīng)具有較好的開(kāi)放性和結(jié)構(gòu)的可變性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量采用模塊化結(jié)構(gòu)，提高各模塊的獨(dú)立性，盡可能減少模塊間的數(shù)據(jù)耦合，使各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)依賴減至最低限度。這樣，既便于模塊的修改，又便于增加新的內(nèi)容，提高系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境變化的能力。可靠性是指系統(tǒng)抵御外界干擾的能力及受外界干擾時(shí)的恢復(fù)能力。一個(gè)成功的管理信息系統(tǒng)必須具有較高的可靠性，如安全保密性、檢錯(cuò)及糾錯(cuò)能力、抗病毒能力等。經(jīng)濟(jì)性指在滿足系統(tǒng)需求的前提下，盡可能減小系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)。一方面，在硬件投資上不能盲目追求技術(shù)上的先進(jìn)，而應(yīng)以滿足應(yīng)用需要為前提;另一方面，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免不必要的復(fù)雜化，各模塊應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔，以便縮短處理流程、減少處理費(fèi)用。72代碼設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容：2.1代碼的功能2.2代碼的設(shè)計(jì)2.3代碼的種類(lèi)2.4代碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位

82.1代碼的功能

代碼是代表事物名稱、屬性、狀態(tài)等的符號(hào)，為了便于計(jì)算機(jī)處理，一般用數(shù)字、字母或它們的組合來(lái)表示。代碼的功能１、為事物提供一個(gè)概要而又明確的認(rèn)定，便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與檢索，以節(jié)約時(shí)間與空間。２、可以提高系統(tǒng)的處理效率與精度。３、可以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的全局一致性。可以糾正平時(shí)人們習(xí)慣上的稱謂差異。４、代碼是人和計(jì)算機(jī)之間的共同語(yǔ)言，是兩者交換信息的工具。92.2代碼的設(shè)計(jì)

代碼設(shè)計(jì)就是將MIS所管理的對(duì)象進(jìn)行字符化，使其能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別、存儲(chǔ)、處理和傳遞。代碼設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原則：（1）邏輯與結(jié)構(gòu)上的要求

設(shè)計(jì)的代碼在邏輯上必須能滿足用戶的需要，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)當(dāng)與處理的方法相一致。（2）代碼的唯一性代碼要系統(tǒng)化，一個(gè)代碼應(yīng)惟一標(biāo)志它所代表的事物或?qū)傩?。?）代碼的前瞻性在代碼設(shè)計(jì)時(shí)，要預(yù)留足夠的位置，以適應(yīng)不斷變化的需要。（4）代碼的清晰性要注意避免誤解，不要使用易于混淆的字符。如O、Z、I、S、V與0、2、1、5、U易混。不要把空格作代碼。要使用24小時(shí)制表示時(shí)間等。102.2代碼的設(shè)計(jì)

代碼設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原則：（5）代碼表述結(jié)構(gòu)合理要注意盡量采用不易出錯(cuò)的編碼結(jié)構(gòu)。例如字母－字母－數(shù)字的結(jié)構(gòu)（如WW2）比字母－數(shù)字－字母的結(jié)構(gòu)(如W2W)發(fā)生錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)要少一些。（6）代碼分段表示當(dāng)代碼長(zhǎng)于4個(gè)字母或5個(gè)數(shù)字字符時(shí)，應(yīng)分成小段。這樣人們讀寫(xiě)時(shí)不易發(fā)生錯(cuò)誤。如726-499-6135比7264996135易于記憶，并能更精確地記錄下來(lái)。（7）代碼組合若已知碼的位數(shù)為P，每一位上可用字符數(shù)為Si，則可以組成碼的總數(shù)為：Ｃ＝例如，對(duì)每位字符為0-9的三位碼，共可組成C=10*10*10=1000種碼。112.3代碼的種類(lèi)

順序碼

順序碼又稱系列碼，是一種用連續(xù)數(shù)字或字母代表編碼對(duì)象的碼。例如：1代表廠長(zhǎng)2代表科長(zhǎng)3代表科員4代表生產(chǎn)工人等

12區(qū)間碼區(qū)間碼把數(shù)據(jù)項(xiàng)分成若干組，每一區(qū)間代表一個(gè)組，碼中數(shù)字的值和位置都代表一定意義。如郵政編碼(710077)、公民身份證號(hào)(610103630402370X)碼等。430081區(qū)域城市省區(qū)優(yōu)點(diǎn)：信息處理比較可靠，排序、分類(lèi)、檢索等操作易于進(jìn)行。缺點(diǎn)：碼的長(zhǎng)度與分類(lèi)屬性有關(guān)，分類(lèi)越多，碼長(zhǎng)越長(zhǎng)。應(yīng)用：有明顯的分類(lèi)屬性的數(shù)據(jù)項(xiàng)。2.3代碼的種類(lèi)132.3代碼的種類(lèi)區(qū)間碼多面碼一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可能具有多方面的特性。如果在碼的結(jié)構(gòu)中，為這些特性各規(guī)定一個(gè)位置，就形成多面碼。例如，對(duì)于機(jī)制螺釘，可作如下表那樣的規(guī)定。代碼2342表示材料為黃銅的φ1.5mm方形頭鍍鉻螺釘。材料螺釘直徑螺釘頭形狀表面處理1—不銹鋼1—Φ0.51—圓頭

1—未處理

2—黃銅2—Φ1.02—平頭2—鍍鉻3—鋼

3—Φ1.53—六角形狀3—鍍鋅

4—方形頭4—上漆多面碼示例142.3代碼的種類(lèi)區(qū)間碼層次碼（上下關(guān)聯(lián)區(qū)間碼）。為數(shù)據(jù)項(xiàng)的各個(gè)屬性規(guī)定一個(gè)位置，其結(jié)構(gòu)一般由左向右排列，構(gòu)成一定的層次。例如，會(huì)計(jì)核算方面，用最左位代表核算種類(lèi)，下一位代表會(huì)計(jì)核算項(xiàng)目。十進(jìn)位碼。我國(guó)圖書(shū)分類(lèi)中的十進(jìn)位分類(lèi)碼。如610.736，小數(shù)點(diǎn)左邊的數(shù)字組合代表主要分類(lèi)，小數(shù)點(diǎn)右邊的指出子分類(lèi)。特點(diǎn)：分類(lèi)比較清晰。缺點(diǎn)：所占位數(shù)長(zhǎng)短不齊，不適合計(jì)算機(jī)處理。152.3代碼的種類(lèi)助憶碼助憶碼用文字、數(shù)字或文字來(lái)描述，也可用文字與數(shù)字結(jié)合起來(lái)描述。例如，用TV-C-20代表20英寸彩色電視機(jī)，其中C代表彩色。我國(guó)目前的汽車(chē)牌號(hào)。蘇H－A*****助憶碼適用于數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)目較少情況（一般少于50個(gè)），否則可能引起聯(lián)想出錯(cuò)。特點(diǎn)：可以通過(guò)聯(lián)想幫助記憶。缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生歧義性。應(yīng)用：適用于數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)目較少的情況。162.3代碼的種類(lèi)名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)順序碼順序碼的優(yōu)點(diǎn)是短而簡(jiǎn)單，記錄的定位方法簡(jiǎn)單，易于管理。沒(méi)有邏輯基礎(chǔ)，不易記憶。此外，新加的代碼只能列在最后，刪除則造成空碼區(qū)間碼信息處理比較可靠，排序、分類(lèi)、檢索等操作易于進(jìn)行。碼的長(zhǎng)度與它分類(lèi)屬性的數(shù)量有關(guān)，有時(shí)可能造成代碼過(guò)長(zhǎng)。碼有多余的數(shù)。這種碼的維護(hù)比較困難。助憶碼可以通過(guò)聯(lián)想幫助記憶助憶碼適用于數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)目較少情況（一般少于50個(gè)），否則可能引起聯(lián)想出錯(cuò)17代碼是數(shù)據(jù)的重要組成部分，它的正確性直接影響系統(tǒng)的質(zhì)量。當(dāng)人們抄寫(xiě)、錄入時(shí)，發(fā)生錯(cuò)誤的可能性很大。@抄寫(xiě)錯(cuò)誤1，u7，v@易位錯(cuò)誤12341243@隔位易位錯(cuò)誤12341432如何解決，來(lái)保證代碼的正確性？2.4代碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位

182.4代碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位

加入校驗(yàn)位的原因：人們重復(fù)抄寫(xiě)代碼和將它通過(guò)人手輸入計(jì)算機(jī)時(shí)，發(fā)生錯(cuò)誤可能性更大。為了保證正確輸入，有意識(shí)地在編碼設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中原有代碼的基礎(chǔ)上，另外加上一個(gè)校驗(yàn)位，使它事實(shí)上變成代碼的一個(gè)組成部分。校驗(yàn)位的計(jì)算：校驗(yàn)位通過(guò)事先規(guī)定的數(shù)學(xué)方法計(jì)算出來(lái)。代碼一旦輸入，計(jì)算機(jī)會(huì)用同樣的數(shù)學(xué)運(yùn)算方法按輸入的代碼數(shù)字計(jì)算出校驗(yàn)位，并將它與輸入的校驗(yàn)位進(jìn)行比較，以證實(shí)輸入是否有錯(cuò)。XXXXXXX校驗(yàn)位代碼本體192.4代碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位算術(shù)級(jí)數(shù)法原代碼12345

各乘以權(quán)65432

乘積之和6+10+12+12+10=50

以11為模去除乘積之和，把得出的余數(shù)作為校驗(yàn)碼：

50/11=4……6

因此代碼為123456202.4代碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位幾何級(jí)數(shù)法

原代碼12345

各乘以權(quán) 3216842

乘積之和32+32+24+16+10=114

以11為模去除乘積之和，把得出的余數(shù)作為校驗(yàn)碼：

114/11=10……4

因此代碼為123454212.4代碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位質(zhì)數(shù)法

原代碼12345

各乘以權(quán) 1713753

乘積之和17+26+21+20+15=99

以11為模去除乘積之和，把得出的余數(shù)作為校驗(yàn)碼：

99/11=9……0

因此代碼為123450223功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)

功能結(jié)構(gòu)圖是按功能從屬關(guān)系畫(huà)成的圖表，圖中每一個(gè)框稱為一個(gè)功能模塊。功能分解的過(guò)程就是一個(gè)由抽象到具體、由復(fù)雜到簡(jiǎn)單的過(guò)程。功能模塊可以根據(jù)具體情況分得大一點(diǎn)或小一點(diǎn)。分解得最小的功能模塊可以是一個(gè)程序中的每個(gè)處理過(guò)程，而較大的功能模塊則可能是完成某一任務(wù)的一組程序。功能結(jié)構(gòu)圖中各層功能與新的信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流程圖中的處理（功能）是對(duì)應(yīng)的。

233功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)

工資管理子系統(tǒng)被分解為建立主文件、更新主文件、建立扣款文件以及計(jì)算和打印等四個(gè)子功能，其中每個(gè)子功能還可以繼續(xù)分解下去。工資管理子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖工資管理信息子系統(tǒng)建立主文件更新主文件建立扣款文件計(jì)算和打印數(shù)據(jù)錄入打印工資單打印工資匯總表數(shù)據(jù)維護(hù)計(jì)算更新數(shù)據(jù)錄入建立主處理文件數(shù)據(jù)維護(hù)244信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)

信息系統(tǒng)流程圖屬于計(jì)算機(jī)處理流程圖，它用來(lái)表示信息在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的處理流程。信息系統(tǒng)流程圖可以新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖為基礎(chǔ)繪制，具體思路如下：首先為數(shù)據(jù)流程圖中的處理功能畫(huà)出數(shù)據(jù)關(guān)系圖。最后，把各個(gè)處理功能的數(shù)據(jù)關(guān)系圖綜合起來(lái)，形成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)系圖，即信息系統(tǒng)流程圖。254信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)處理功能輸入數(shù)據(jù)A輸出數(shù)據(jù)E輸入數(shù)據(jù)B輸入數(shù)據(jù)C中間文件D輸出文件F

數(shù)據(jù)關(guān)系的一般形式264信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)脫機(jī)操作人工操作手工輸入聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)器(磁帶、磁盤(pán)等)磁盤(pán)磁帶顯示器脫機(jī)存儲(chǔ)處理穿孔卡片通訊連接打印報(bào)告常用的系統(tǒng)流程圖符號(hào)274信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)#1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)#2處理1輸入1處理2處理4處理3輸出2輸出1實(shí)體1實(shí)體2存儲(chǔ)#1報(bào)告1輸入1處理1處理3處理2中間文件存儲(chǔ)#2報(bào)告2新系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)流程圖-示意圖284信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)工資管理信息子系統(tǒng)職工代碼姓名部門(mén)基本工資津貼房費(fèi)電費(fèi)病事假扣款應(yīng)發(fā)工資1001李小明0150050150203801002周英杰01400409015802551003劉一波013502540303051004吳關(guān)興023003050102701005趙子英02400409025325上月工資發(fā)放清單29職工代碼姓名部門(mén)基本工資津貼房費(fèi)備注1002周英杰014004090調(diào)走1004吳關(guān)興013503550調(diào)整工資、換部門(mén)1005趙子英024504590調(diào)整工資1009黃正義0260060120新進(jìn)本月人員及工資變動(dòng)表職工代碼姓名部門(mén)扣電費(fèi)病事假扣款1003劉一波01201005趙子英022060本月扣款清單4信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)30工資處理過(guò)程的業(yè)務(wù)流程圖財(cái)務(wù)科上月發(fā)放清單人事科變動(dòng)表計(jì)算填寫(xiě)總務(wù)科扣款清單本月工資發(fā)放清單計(jì)算填寫(xiě)工資發(fā)放清單財(cái)務(wù)科31人事科抄寫(xiě)人員工資變動(dòng)表上月工資發(fā)放清單填寫(xiě)扣款本月工資發(fā)放清單總務(wù)科扣款清單填寫(xiě)計(jì)算應(yīng)得工資本月工資發(fā)放清單工資發(fā)放員本月工資發(fā)放清單324信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)上月主文件建立扣款文件模塊主文件更新模塊計(jì)算打印模塊工資單工資匯總表電費(fèi)扣款通知單病假扣款通知單房租變動(dòng)通知單人事變動(dòng)通知單本月主文件扣款文件工資管理子系統(tǒng)的信息系統(tǒng)流程圖334信息系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)建立及修改程序生產(chǎn)能力表必須生產(chǎn)的產(chǎn)品名及產(chǎn)量各產(chǎn)品的工藝路線及利潤(rùn)生產(chǎn)能力文件工藝路線文件線性規(guī)劃程序設(shè)備利用率生產(chǎn)計(jì)劃表生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)的信息系統(tǒng)流程圖345系統(tǒng)物理配置方案設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容：5.1設(shè)計(jì)依據(jù)

5.2計(jì)算機(jī)硬件選擇5.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的選擇5.4數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的選擇5.5應(yīng)用軟件的選擇355.1設(shè)計(jì)依據(jù)

系統(tǒng)的吞吐量系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間系統(tǒng)的可靠性集中式還是分布式地域范圍數(shù)據(jù)管理方式365.1設(shè)計(jì)依據(jù)1、系統(tǒng)的吞吐量2、系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間3、系統(tǒng)的可靠性4、集中式還是分布式5、地域范圍6、數(shù)據(jù)管理方式即每秒鐘執(zhí)行作業(yè)數(shù)。是一種正比關(guān)系。一般選擇具有高性能的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從用戶向系統(tǒng)發(fā)出作業(yè)請(qǐng)求開(kāi)始，經(jīng)過(guò)處理后，給出應(yīng)答結(jié)果的時(shí)間。一般選擇ＣＰＵ運(yùn)算速度較快計(jì)算機(jī)以及高傳遞速度的通訊線路，如實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)?？梢赃B續(xù)使用的時(shí)間。如果數(shù)據(jù)管理方式為文件系統(tǒng)，則操作系統(tǒng)應(yīng)具備文件管理能力。如果數(shù)據(jù)管理方式為數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式，則操作系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。一般應(yīng)用中是兩者兼而有之。如系統(tǒng)的處理方式是集中式的，則信息系統(tǒng)既可以是主機(jī)系統(tǒng)，也可以是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如系統(tǒng)處理方式是分布式的，則采用微機(jī)網(wǎng)絡(luò)將更能有效地發(fā)揮系統(tǒng)的性能。375.2計(jì)算機(jī)硬件選擇

計(jì)算機(jī)硬件的選擇取決于數(shù)據(jù)的處理方式和運(yùn)行的軟件。管理對(duì)計(jì)算機(jī)的基本要求是速度快、容量大、通道能力強(qiáng)、操作靈活方便，但計(jì)算機(jī)的性能越高，其價(jià)格也就愈昂貴。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是集中式的，系統(tǒng)應(yīng)用的主要目的是利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力，則可以采用主機(jī)－終端系統(tǒng)，以大型機(jī)或中小型機(jī)作為主機(jī)。系統(tǒng)應(yīng)用的目的是進(jìn)行企業(yè)管理，其應(yīng)用本身就是分布式的，則應(yīng)選擇微機(jī)網(wǎng)絡(luò)方式。主計(jì)算機(jī)前端處理機(jī)TCTC…...…...…...…...集中式數(shù)據(jù)處理385.2計(jì)算機(jī)硬件選擇確定了數(shù)據(jù)的處理方式以后，在計(jì)算機(jī)機(jī)型的選擇上則主要考慮應(yīng)用軟件對(duì)計(jì)算機(jī)處理能力的需求，包括：計(jì)算機(jī)主存；CPU時(shí)鐘；輸入、輸出和通信的通道數(shù)；顯示方式；外接轉(zhuǎn)儲(chǔ)設(shè)備及其類(lèi)型。395.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般有總線型、星型、環(huán)形、混合型等。在網(wǎng)絡(luò)選擇上應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的地域分布、信息流量進(jìn)行綜合考慮。網(wǎng)絡(luò)的邏輯設(shè)計(jì)按軟件將系統(tǒng)從邏輯上分為各個(gè)分系統(tǒng)或子系統(tǒng)，然后按需要配備設(shè)備，如主服務(wù)器、主交換機(jī)、分系統(tǒng)交換機(jī)、子系統(tǒng)集線器（Hub）、通訊服務(wù)器、路由器和調(diào)制解調(diào)器等，并考慮各設(shè)備之間的連接結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)目前，流行的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有UNIX、Windows等。405.4數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的選擇

在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的選擇上，主要考慮：數(shù)據(jù)庫(kù)的性能數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的安全保密性能數(shù)據(jù)的類(lèi)型

目前，市場(chǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)較多，流行的有Oracle、Sybase、SQLServer、Informix、Foxpro和VisualBasic等，415.5應(yīng)用軟件的選擇

選擇應(yīng)用軟件應(yīng)考慮：軟件是否能夠滿足用戶的需求。根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，驗(yàn)證軟件在功能上能否滿足數(shù)據(jù)表示（如記錄長(zhǎng)度、文件最大長(zhǎng)度等）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和查詢等方面的要求。軟件是否具有足夠的靈活性。軟件是否能夠獲得長(zhǎng)期、穩(wěn)定的技術(shù)支持。426制訂設(shè)計(jì)規(guī)范

設(shè)計(jì)規(guī)范是整個(gè)系統(tǒng)的“公用標(biāo)準(zhǔn)”，它具體地規(guī)定了文件名和程序名的統(tǒng)一格式、編碼結(jié)構(gòu)、代碼結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的度量名等。

有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范例子請(qǐng)參見(jiàn)本章實(shí)例7.2。437數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容:7.1文件的分類(lèi)

7.2文件組織方式7.3文件設(shè)計(jì)7.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)7.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

447.1文件的分類(lèi)按文件的存儲(chǔ)介質(zhì)分類(lèi)卡片文件紙帶文件磁盤(pán)文件磁帶文件打印文件按文件的組織方式分類(lèi)順序文件索引文件直接存取文件45按文件的信息流向分類(lèi)輸入文件：如卡片文件輸出文件：如打印文件輸入輸出文件：如磁帶、磁盤(pán)文件按文件的用途分類(lèi)主文件：存放具有固定值屬性的數(shù)據(jù)處理文件：存放事務(wù)數(shù)據(jù)的臨時(shí)文件工作文件：處理過(guò)程中暫時(shí)存放數(shù)據(jù)的文件周轉(zhuǎn)文件：存放固定個(gè)體變動(dòng)屬性的數(shù)據(jù)其它文件：如后備文件、備份、檔案文件等467.1文件的分類(lèi)

文件是系統(tǒng)中存放數(shù)據(jù)的基本方式。

(一)按文件的用途可把文件分為以下幾種：主文件主文件是系統(tǒng)中最重要的共享文件，主要存放具有固定值屬性的數(shù)據(jù)。處理文件又稱事務(wù)文件，是用來(lái)存放事務(wù)數(shù)據(jù)的臨時(shí)文件，包含了對(duì)主文件進(jìn)行更新的全部數(shù)據(jù)。工作文件工作文件是處理過(guò)程中暫時(shí)存放數(shù)據(jù)的文件。周轉(zhuǎn)文件周轉(zhuǎn)文件用來(lái)存放具有固定個(gè)體變動(dòng)屬性的數(shù)據(jù)。其它文件47職工代碼姓名部門(mén)基本工資津貼1001李小明01500501002周英杰01400401003劉一波01350251004吳關(guān)興02300301005趙子英0240040主文件職工代碼姓名部門(mén)基本工資津貼房費(fèi)備注1002周英杰014004090調(diào)走1004吳關(guān)興013503550調(diào)整工資、換部門(mén)1005趙子英024504590調(diào)整工資1009黃正義0260060120新進(jìn)處理文件示例房費(fèi)1509040509048職工代碼姓名部門(mén)基本工資津貼房費(fèi)電費(fèi)病事假扣款應(yīng)發(fā)工資1001李小明0150050150203801003劉一波013502540303051002周英杰0140040901580255工作文件例如：對(duì)部門(mén)01的人員按工資排序生成的文件。周轉(zhuǎn)文件497.1文件的分類(lèi)總務(wù)科制表人_____人員代碼姓名用電量電費(fèi)扣款合計(jì)住戶電費(fèi)扣款清單

工資子系統(tǒng)中的住戶電費(fèi)扣款文件，共有人員代碼、姓名、用電量和電費(fèi)扣款四個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。對(duì)于用電戶，除新搬進(jìn)和新搬走的用戶外，前兩項(xiàng)內(nèi)容基本每月不變，需要輸入的僅是用電量一項(xiàng)，為了節(jié)省總務(wù)部門(mén)抄寫(xiě)扣款清單的工作量和財(cái)務(wù)部門(mén)輸入扣款清單的工作量，可以采用周轉(zhuǎn)文件來(lái)解決。關(guān)于周轉(zhuǎn)文件507.1文件的分類(lèi)

(二)按文件的組織方式可把文件分為：順序文件索引文件直接存取文件517.2文件組織方式

順序文件：順序文件剛建立時(shí)，記錄按其來(lái)到的先后次序順序排列，其物理順序和邏輯順序并不一定完全一致，稱之為串行文件。文件的記錄按照鑒別鍵大小依次重新排列所得到的文件叫做排好序的順序文件(簡(jiǎn)稱順序文件)。因此，排好序的順序文件是物理順序和邏輯順序一致的文件一切存于磁帶上的記錄，都只能是順序的在磁盤(pán)上存放記錄，既可以順序地存放，也可以隨機(jī)地存放。527.2文件組織方式順序文件：存在順序存取存貯器上的順序文件，只能按順序掃描法查找。存在隨機(jī)存取存貯器上的順序文件，可以按順序掃描法查找，也可以折半查找法進(jìn)行查找。折半查找法是將待查找區(qū)域中點(diǎn)處的記錄的鑒別鍵K′和要查找的記錄的鑒別鍵KS相比較，若K′=KS，那么鍵號(hào)為K′的記錄就是要找的記錄，若K′≠KS,則取出整個(gè)區(qū)域的一半(在文件按升序排列時(shí))，若KS>K，取下一半；若KS<K′，則取上一半。這樣繼續(xù)進(jìn)行下去，直到找到為止。537.2文件組織方式索引文件：帶有索引表的數(shù)據(jù)文件叫索引文件。增加索引表是為了加快檢索記錄的速度。索引表的索引項(xiàng)應(yīng)當(dāng)按順序排列，而數(shù)據(jù)文件本身則可以按順序排列，也可以不按順序排列。按索引文件組織方式組織文件時(shí)，文件包括索引區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。索引表建立在索引區(qū)數(shù)據(jù)文件建立在數(shù)據(jù)區(qū)索引表本身也是一個(gè)文件，其中列有每個(gè)記錄的關(guān)鍵字和相應(yīng)的物理存儲(chǔ)地址，這兩項(xiàng)合稱為索引項(xiàng)。547.2文件組織方式索引文件：索引表是由系統(tǒng)程序自動(dòng)生成的，在為數(shù)據(jù)文件輸入數(shù)據(jù)的同時(shí)建立索引表，表中的索引項(xiàng)按記錄輸入的先后順序排列，待全部記錄輸入后，軟件就對(duì)索引表排序。最后的索引表是按關(guān)鍵字的升序或降序排列的關(guān)鍵字與地址的對(duì)照表。索引表在排序前按記錄的物理順序排列排序后則按照記錄的關(guān)鍵字的邏輯順序排列，而將原索引表抹去。557.2文件組織方式物理記錄號(hào)職工號(hào)姓名職稱基地100138張又興工程師100316王凌云高工100512陳海副教授100881周仲文教授101022李明講師101224黃之英副教授101384劉興副教授101688高勤教授數(shù)據(jù)文件索引文件的建立過(guò)程(原始文件)567.2文件組織方式關(guān)鍵字物理記錄號(hào)381001161003121005811008221010241012841013881016關(guān)鍵字物理記錄號(hào)121005161003221010241012381001811008841013881016排序前的索引表排序后的索引表索引文件的建立過(guò)程(索引表的建立)577.2文件組織方式索引文件

查找時(shí)將外存上含有索引表的塊送入內(nèi)存，查得被找記錄的地址，然后再將含有該記錄的塊送入內(nèi)存。刪除一個(gè)記錄時(shí)，刪去相應(yīng)的索引項(xiàng)，而數(shù)據(jù)本身則保持不動(dòng)。插入一個(gè)記錄時(shí)，將插入記錄置于數(shù)據(jù)區(qū)之末，而將添上相應(yīng)索引項(xiàng)以后的索引重新排序。這些排序工作，也是由軟件自動(dòng)進(jìn)行的。587.2文件組織方式索引文件：優(yōu)點(diǎn)：加快檢索記錄的速度索引文件組織方式可以保證地址的唯一性，而不產(chǎn)生重號(hào)。訪問(wèn)記錄時(shí)，只要從索引表找到地址，就可得到所需記錄，其存取機(jī)構(gòu)的動(dòng)作也比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：索引表本身需要占有一定存儲(chǔ)空間。

597.2文件組織方式

直接存取文件

直接地址法：程序員或數(shù)據(jù)庫(kù)管理員可以直接把存放某一記錄的地址作為該記錄的鍵號(hào)。直接地址法的優(yōu)點(diǎn)是：存取機(jī)構(gòu)動(dòng)作簡(jiǎn)單，用戶使用方便，不會(huì)產(chǎn)生重號(hào)。缺點(diǎn)是：把記錄的存貯地址作為鍵號(hào)，不易記憶。浪費(fèi)存儲(chǔ)空間：有一個(gè)文件，其鑒別鍵號(hào)分散在10000到50000號(hào)之間，但其記錄總數(shù)只有5000個(gè)。如果用直接地址法存貯記錄，就要浪費(fèi)35001個(gè)記錄空間。607.2文件組織方式直接存取文件雜湊法可以采用稱之為雜湊法函數(shù)的算法，把鍵號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)記錄的地址，達(dá)到壓縮存貯空間的目的。雜湊法也叫隨機(jī)法或轉(zhuǎn)化法。雜湊函數(shù)的算法很多下面介紹常用的質(zhì)數(shù)除余法：設(shè)所需存貯單元為M(本例中M=5000)，則質(zhì)數(shù)除余法的步驟如下：

·確定一個(gè)接近M的質(zhì)數(shù)P，上例中取質(zhì)數(shù)P=4999·設(shè)需要轉(zhuǎn)變的鍵號(hào)為K，則轉(zhuǎn)換后的記錄地址為：

H(K)=K-INT(k/p)×P

式中：INT(k/p)表示k/p的整數(shù)部分。上例中，鍵號(hào)為10000和50000的記錄，用上法計(jì)算得到的地址分別為2和10。全部記錄地址的分布范圍:

0≤H(K)≤M-1617.2文件組織方式直接存取文件雜湊法采用雜湊法時(shí)，兩個(gè)不同的鍵號(hào)經(jīng)過(guò)雜湊法計(jì)算所得結(jié)果相同而在存放時(shí)發(fā)生沖突。解決鍵號(hào)沖突的方法是把第二個(gè)鍵號(hào)的記錄存貯到其他地址去，而用鏈接的方法與第一個(gè)鍵號(hào)的記錄相連。直接存取文件的特點(diǎn)是：文件的記錄隨機(jī)存放，插入記錄方便，存取速度快，不用索引，節(jié)約存貯空間。記錄沒(méi)有排序，不能直接按關(guān)鍵字的順序讀出。627.3文件設(shè)計(jì)根據(jù)文件的使用要求、處理方式、存儲(chǔ)量、數(shù)據(jù)的活動(dòng)性以及硬件設(shè)備的條件等，合理地確定文件類(lèi)別，選擇文件介質(zhì)，決定文件的組織方式和存取方法。設(shè)計(jì)文件之前，首先要確定數(shù)據(jù)處理的方式、文件的存儲(chǔ)介質(zhì)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)提供的文件組織方式、存取方式和對(duì)存取時(shí)間、處理時(shí)間的要求等。637.3文件設(shè)計(jì)

使用效果組織方式文件處理方式文件大小隨機(jī)查找速度順序查找速度適用于何種活動(dòng)率對(duì)軟件要求備注順序隨機(jī)順序很好不好無(wú)限制慢很快高低索引好好中等大快快低中直接不好很好有限制很快慢低高常用文件組織方式性能比較表中活動(dòng)率指的是更新過(guò)程中作用到記錄的百分?jǐn)?shù)。例如，針對(duì)10000個(gè)記錄，需要處理8000個(gè)，則活動(dòng)率為80%。647.3文件設(shè)計(jì)文件設(shè)計(jì)通常從設(shè)計(jì)共享文件開(kāi)始。文件由記錄組成，所以設(shè)計(jì)文件主要是設(shè)計(jì)文件記錄的格式。

文件記錄設(shè)計(jì)表中詳細(xì)填寫(xiě)了記錄中每一數(shù)據(jù)項(xiàng)的名稱、變量名、類(lèi)型、寬度和小數(shù)位數(shù)。記錄設(shè)計(jì)中還應(yīng)注明記錄由哪個(gè)程序形成，又輸出到哪個(gè)程序。657.3文件設(shè)計(jì)主文件工資子系統(tǒng)記錄文件名________________應(yīng)用__________________序號(hào)123456數(shù)據(jù)項(xiàng)名取工代碼職工姓名部門(mén)基本工資附加工資扣房費(fèi)變量名DMXMBMJBGZFJGZFF類(lèi)型CCCNNN寬度482777小數(shù)位數(shù)222輸入到輸出自設(shè)計(jì)者簽名_____________設(shè)計(jì)日期_______________667.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用于提供信息表示和操作手段的形式構(gòu)架,是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將模型分為兩個(gè)層次：概念模型數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型層次模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ?77.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)概念模型：概念模型是將現(xiàn)實(shí)世界的客觀對(duì)象抽象為某一種不依賴于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）的信息結(jié)構(gòu)。建模過(guò)程：現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象→概念模型→數(shù)據(jù)模型實(shí)體(Entity)“實(shí)體”即現(xiàn)實(shí)世界中存在的對(duì)象或事物?？梢允侨?、物、抽象的概念；可以指事物本身，也可以指事物之間的聯(lián)系。屬性（Attribute）“屬性”指實(shí)體具有的某種特性。屬性用來(lái)描述一個(gè)實(shí)體。如學(xué)生實(shí)體可由學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期、所在院系、入學(xué)時(shí)間等屬性來(lái)描述。聯(lián)系（Relation）在信息世界中，事物之間的聯(lián)系可分為兩類(lèi)：一是實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系，如組成實(shí)體的各屬性之間的關(guān)系；一是實(shí)體之間的聯(lián)系，這里我們主要討論實(shí)體之間的聯(lián)系。687.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)概念模型：

實(shí)體之間的聯(lián)系方式可分為三類(lèi)：一對(duì)一聯(lián)系(1:1)如果對(duì)于A中的一個(gè)實(shí)體，B中至多有一個(gè)實(shí)體與其發(fā)生聯(lián)系，反之，B中的每一實(shí)體至多對(duì)應(yīng)A中一個(gè)實(shí)體，則稱A與B是一對(duì)一聯(lián)系。一對(duì)多聯(lián)系(1:n)如果對(duì)于A中的每一實(shí)體，實(shí)體B中有一個(gè)以上實(shí)體與之發(fā)生聯(lián)系，反之，B中的每一實(shí)體至多只能對(duì)應(yīng)于A中的一個(gè)實(shí)體，則稱A與B是一對(duì)多聯(lián)系。多對(duì)多聯(lián)系(m:n)如果A中至少有一實(shí)體對(duì)應(yīng)于B中一個(gè)以上實(shí)體，反之，B中也至少有一個(gè)實(shí)體對(duì)應(yīng)于A中一個(gè)以上實(shí)體，則稱A與B為多對(duì)多聯(lián)系。69聯(lián)系（Relation）一對(duì)一聯(lián)系(1:1)如果對(duì)于A中的一個(gè)實(shí)體，B中至多有一個(gè)實(shí)體與其發(fā)生聯(lián)系，反之，B中的每一個(gè)實(shí)體至多對(duì)應(yīng)A中一個(gè)實(shí)體，則稱A與B是一對(duì)一聯(lián)系。系任職系主任11病區(qū)科室主任任職117.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)70聯(lián)系（Relation）一對(duì)多聯(lián)系(1:n)如果對(duì)于A中的一個(gè)實(shí)體，B中有一個(gè)以上實(shí)體與其發(fā)生聯(lián)系，反之，B中的每一個(gè)實(shí)體至多對(duì)應(yīng)A中一個(gè)實(shí)體，則稱A與B是一對(duì)多聯(lián)系。AB聯(lián)系1n教研室聯(lián)系教師1n7.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)71聯(lián)系（Relation）多對(duì)多聯(lián)系(m:n)如果A中至少有一個(gè)實(shí)體對(duì)應(yīng)于B中一個(gè)以上實(shí)體，反之，B中也至少有一個(gè)實(shí)體對(duì)應(yīng)A中一個(gè)以上實(shí)體，則稱A與B是多對(duì)多聯(lián)系。AB聯(lián)系mn教師學(xué)生教學(xué)mn7.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)727.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)(二)ER方法

E-R方法即實(shí)體－聯(lián)系方法（Entity-RelationApproach,簡(jiǎn)稱E-R方法），是由P.P.S.Chen于1976年提出的，其方法是用E-R圖來(lái)描述某一組織的信息模型，是概念模型的最常用的表示方法。

－在模型設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)分析階段收集到的材料，利用分類(lèi)、聚集、概括等方法抽象出實(shí)體，并一一命名，再根據(jù)實(shí)體的屬性描述其間的各種聯(lián)系。

－ER圖中用矩形表示實(shí)體。實(shí)體之間的關(guān)系用菱形表示，用無(wú)向邊把菱形與有關(guān)實(shí)體連接，在邊上標(biāo)明聯(lián)系的類(lèi)型。實(shí)體的屬性可用橢圓表示,并用無(wú)向邊把實(shí)體與屬性聯(lián)系起來(lái)。學(xué)生課程選課731NNLNMMNM1N物資庫(kù)存供方單位合同結(jié)算入庫(kù)驗(yàn)收購(gòu)進(jìn)訂貨付款物資入庫(kù)管理E-R圖物資入庫(kù)管理涉及的實(shí)體：供應(yīng)商

(單位號(hào)，單位名，地址，聯(lián)系人，郵政編碼)物資

(物資代碼，名稱，規(guī)格，備注)庫(kù)存

(入庫(kù)號(hào)，日期，貨位，數(shù)量)合同(合同號(hào)，數(shù)量，金額，備注)結(jié)算

(結(jié)算編號(hào)，用途，金額，經(jīng)手人)747.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)上圖涉及的關(guān)系包括:入庫(kù)：?jiǎn)我环N物資可以分多次入庫(kù)，1:N聯(lián)系。驗(yàn)收：一份合同訂購(gòu)的物資可以分多次驗(yàn)收，1:N聯(lián)系。購(gòu)進(jìn)：一次購(gòu)進(jìn)的物資可以經(jīng)多次結(jié)算，而一次結(jié)算可以承辦多次購(gòu)進(jìn)的物資，所以是M:N聯(lián)系。(入庫(kù)號(hào)，結(jié)算編號(hào)，數(shù)量，金額)付款：M:N聯(lián)系。(結(jié)算編號(hào)，合同號(hào)，數(shù)量，金額)訂貨：M:N:L聯(lián)系。在訂貨業(yè)務(wù)中，一種物資可由多家供應(yīng)，產(chǎn)生多筆合同；反之，一個(gè)供應(yīng)商可供應(yīng)可供應(yīng)多種物資，產(chǎn)生多筆合同。757.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)(二)

數(shù)據(jù)模型目前，DBMS提供的數(shù)據(jù)模型主要有三種：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型。非關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代至80年代初非常流行，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)產(chǎn)品中占據(jù)了主導(dǎo)地位。現(xiàn)在已逐漸被關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)取代，但在美國(guó)等一些國(guó)家里，由于早期開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)都是基于層次數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的，因此目前仍有不少層次數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在繼續(xù)使用。20世紀(jì)80年代以來(lái)，面向?qū)ο蟮姆椒ê图夹g(shù)在計(jì)算機(jī)各個(gè)領(lǐng)域，包括程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、軟件工程、信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)等各方面都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，也促進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的研究和發(fā)展。767.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)1.層次模型層次模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用層次模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。典型代表是IBM公司的IMS(InformationManagementSystem)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，是1968年IBM公司推出的第一個(gè)大型的商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，曾經(jīng)得到廣泛的使用。層次模型用樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)表示各類(lèi)實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系?，F(xiàn)實(shí)世界中許多實(shí)體之間的聯(lián)系本來(lái)就呈現(xiàn)出一種很自然的層次關(guān)系，如行政機(jī)構(gòu)、家族關(guān)系等。771.層次模型層次模型是用樹(shù)型結(jié)構(gòu)來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。特點(diǎn)：（1）有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)；（2）其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。層次模型示例R1R21R22R31R32R33781.

層次模型圖1教員學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)模型圖1是一個(gè)教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫(kù)。該層次數(shù)據(jù)庫(kù)有四個(gè)記錄型。記錄型系是根結(jié)點(diǎn)，由系編號(hào)、系名、辦公地點(diǎn)三個(gè)字段組成。它有兩個(gè)子女結(jié)點(diǎn)教研室和學(xué)生。記錄型教研室是系的子女結(jié)點(diǎn)，同時(shí)又是教員的雙親結(jié)點(diǎn)，它由教研室編號(hào)、教研室名兩個(gè)字段組成。記錄類(lèi)型學(xué)生由學(xué)號(hào)、姓名、成績(jī)?nèi)齻€(gè)字段組成。記錄教員由職工號(hào)、姓名、研究方向三個(gè)字段組成。學(xué)生與教員是葉結(jié)點(diǎn)，它們沒(méi)有子女結(jié)點(diǎn)。由系到教研室、由教研室到教員、由系到學(xué)生均是一對(duì)多的聯(lián)系。791.層次模型層次模型只能直接表示一對(duì)多的聯(lián)系，那么多對(duì)多的聯(lián)系能否表示呢？答案是肯定的，否則層次模型就無(wú)法反映現(xiàn)實(shí)世界了。用層次模型表示多對(duì)多聯(lián)系，必須首先將其分解為一對(duì)多聯(lián)系。分解方法有兩種：冗余結(jié)點(diǎn)法和虛擬結(jié)點(diǎn)法。801.層次模型層次模型的優(yōu)點(diǎn)：

層次模型本身比較簡(jiǎn)單。

對(duì)于實(shí)體間聯(lián)系是固定的，且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，采用層次模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，其性能優(yōu)越關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型。層次模型對(duì)于具有一對(duì)多的層次關(guān)系的部門(mén)描述非常自然、直觀，容易理解。811.層次模型層次模型的缺點(diǎn)：

現(xiàn)實(shí)世界中有很多聯(lián)系是非層次性的，如多對(duì)多。層次模型表示這類(lèi)聯(lián)系的方法很笨拙，只能通過(guò)引入冗余數(shù)據(jù)（易產(chǎn)生不一致性）或創(chuàng)建非自然的數(shù)據(jù)組織（引入虛擬結(jié)點(diǎn)）來(lái)解決。

對(duì)插入和刪除操作的限制較多。

查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)。

由于結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨于程序化。822.網(wǎng)狀模型現(xiàn)實(shí)世界中事物之間的聯(lián)系更多的是非層次關(guān)系的，用層次模型表示非樹(shù)形結(jié)構(gòu)是很不直接的，網(wǎng)狀模型則可以克服這一弊病。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。典型代表是DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)。這是20世紀(jì)70年代數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言研究會(huì)(ConferenceOnDataSystemLanguage)下屬的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組(DataBaseTaskGroup)提出的一個(gè)系統(tǒng)方案。DBTG系統(tǒng)不是實(shí)際的軟件系統(tǒng)，但它提出的基本概念、方法和技術(shù)具有普遍意義，對(duì)于網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研制和發(fā)展起了重大的影響。后來(lái)不少的系統(tǒng)都采用DBTG模型。如Honeywell公司的IDS/2、

HP公司的IMAGE等。83網(wǎng)狀模型是用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，可以表示多對(duì)多的聯(lián)系。特點(diǎn)：（1）允許有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)；（2）至少有一個(gè)子結(jié)點(diǎn)有一個(gè)以上的父結(jié)點(diǎn)；（3）在兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有兩個(gè)或兩個(gè)以上的聯(lián)系。網(wǎng)狀模型示例R1R2R5R4R3R6R72.

網(wǎng)狀模型842.

網(wǎng)狀模型按照常規(guī)語(yǔ)義，一個(gè)學(xué)生可以選修若干門(mén)課程，某一課程可以被多個(gè)學(xué)生選修，因此學(xué)生與課程之間是多對(duì)多聯(lián)系。這樣的實(shí)體聯(lián)系圖不能直接用DBTG模型來(lái)表示。因?yàn)镈BTG模型中不能表示記錄之間多對(duì)多的聯(lián)系。為此引進(jìn)一個(gè)學(xué)生選課的聯(lián)結(jié)記錄，它由三個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，即學(xué)號(hào)、課程號(hào)、成績(jī)，表示某個(gè)學(xué)生選修某一門(mén)課程及其成績(jī)。這樣，學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫(kù)包括三個(gè)記錄：學(xué)生、課程和選課。每個(gè)學(xué)生可以選修多門(mén)課程，顯然對(duì)學(xué)生記錄中的一個(gè)值，選課記錄中可以有多個(gè)值與之聯(lián)系，而選課記錄中的一個(gè)值，只能與學(xué)生記錄中的一個(gè)值聯(lián)系。學(xué)生與選課之間的聯(lián)系是一對(duì)多的聯(lián)系。同樣，課程與選課之間的聯(lián)系也是一對(duì)多的聯(lián)系。852.

網(wǎng)狀模型圖10-2學(xué)生/選課/課程網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)模型862.網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)：直接地描述現(xiàn)實(shí)世界。具有良好的性能，存取效率較高。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的缺點(diǎn):

結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)就變得越來(lái)越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握。

其DDL，DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不容易使用。由于記錄之間聯(lián)系是通過(guò)存取路徑實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用程序在訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)必須選擇適當(dāng)?shù)拇嫒÷窂?。因此，用戶必須了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，加重了編寫(xiě)應(yīng)用程序的負(fù)擔(dān)。873.

關(guān)系模型關(guān)系模型是目前最重要的一種數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。1970年美國(guó)IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的關(guān)系模型，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研究，為數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)莫定了理論基礎(chǔ)。由于E.F.Codd的杰出工作，他于1981年獲得圖靈獎(jiǎng)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)廠商新推出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型，非關(guān)系系統(tǒng)的產(chǎn)品也大都加上了關(guān)系接口。數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域當(dāng)前的研究工作也都是以關(guān)系方法為基礎(chǔ)。88關(guān)系模型是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)看成一個(gè)二維表，每個(gè)二維表就是一個(gè)關(guān)系，關(guān)系模型是由若干個(gè)二維表格組成的集合。特點(diǎn)：（1）表格中的每一列都是不可再分的基本屬性；（2）各列被指定一個(gè)相異的名字；（3）各行不允許重復(fù)；（4）行、列的次序無(wú)關(guān)。3.

關(guān)系模型893.

關(guān)系模型學(xué)號(hào)姓名課程代號(hào)成績(jī)備注991001趙一00382考試991002錢(qián)二00676考試991003孫三00763補(bǔ)考991004李四00572補(bǔ)考991005周五00854考試表1關(guān)系“成績(jī)”一個(gè)記錄,用來(lái)描述一個(gè)實(shí)體。903.

關(guān)系模型關(guān)系(Relation)：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說(shuō)的一張表；元組(Tuple)：表中的一行即為一個(gè)元組；屬性(Attribute)：表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名。如上表有五列，對(duì)應(yīng)五個(gè)屬性(學(xué)號(hào)，姓名，課程代號(hào)，成績(jī)，備注)；主碼(PrimaryKey)：表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組，如表10-1中的學(xué)號(hào)，可以唯一確定一個(gè)學(xué)生，也就成為本關(guān)系的主碼；域(Domain)：屬性的取值范圍，如性別的域是(男，女)，系別的域是一所學(xué)校所有系名的集合；分量：元組中的一個(gè)屬性值；關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系結(jié)構(gòu)的描述，一般表示為：關(guān)系名(屬性1，屬性2，…，屬性n)表1所示的關(guān)系，關(guān)系模式可表示為：成績(jī)（學(xué)號(hào)，姓名，課程代號(hào)，成績(jī)，備注）913.

關(guān)系模型在關(guān)系模型中，實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來(lái)表示。例如學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對(duì)多聯(lián)系在關(guān)系模型中可以如下表示:學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系和年級(jí))課程(課程號(hào)，課程名，學(xué)分)選修(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī))關(guān)系模型要求關(guān)系必須是規(guī)范化的，即要求關(guān)系必須滿足一定的規(guī)范條件，這些規(guī)范條件中最基本的一條就是，關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，也就是說(shuō)，不允許表中還有表。

923.

關(guān)系模型下表中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，工資又分為基本工資、工齡工資和職務(wù)工資，扣除又分為房租和水電。因此，下表不符合關(guān)系模型要求。職工工號(hào)姓名職稱工資扣除實(shí)發(fā)工資基本工齡職務(wù)房租水電82051趙一講師8052050601280375422錢(qián)二教授14003215010035144779665孫三助教70016305010686937.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)

關(guān)系模型具有以下特點(diǎn)：關(guān)系模型的概念單一。無(wú)論實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系均以關(guān)系表示。對(duì)數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系(即表)。所以其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，用戶易懂易用。關(guān)系是規(guī)范化的關(guān)系。規(guī)范化是指在關(guān)系模型中，關(guān)系必須滿足一定的給定條件，最基本的要求是關(guān)系中的每一個(gè)分量都是不可分的數(shù)據(jù)頂。高度的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易操作性關(guān)系模型中，用戶對(duì)數(shù)據(jù)的檢索和操作實(shí)際上是從原二維表中得到一個(gè)子集，該子集仍是一個(gè)二維表。因而易于理解,操作直接、方便關(guān)系模型把存取路徑向用戶隱藏起來(lái)，用戶只需指出“做什么”，而不必關(guān)心“怎么做”，從而大大提高了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，更好的安全保密性，也簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)建立的工作。當(dāng)然，關(guān)系數(shù)據(jù)模型也有缺點(diǎn)，其中最主要的缺點(diǎn)是，由于存取路徑對(duì)用戶透明，查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型。因此為了提高性能，必須對(duì)用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化，增加了開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的難度。

947.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)(四)關(guān)系的規(guī)范化規(guī)范化理論是E.F.Codd在1971年提出的。他及后來(lái)的研究者為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義了五種規(guī)范化模式(NormalForm，簡(jiǎn)稱范式)，即第一范式、第二范式、第三范式、BC范式和第四范式關(guān)系必須是規(guī)范化的關(guān)系，應(yīng)滿足一定的約束條件。范式表示的是關(guān)系模式的規(guī)范化程度，也即滿足某種約束條件的關(guān)系模式，根據(jù)滿足的約束條件的不同來(lái)確定范式在五種范式中，通常只使用前三種。957.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)第一范式(1NF)

屬于第一范式的關(guān)系應(yīng)滿足的基本條件是元組中的每一個(gè)分量都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。簡(jiǎn)言之，第一范式指在同一表中沒(méi)有重復(fù)項(xiàng)存在。教師代碼姓名工資基本工資附加工資1001張興500·0060·001002李明799·0070·001003王進(jìn)400·0050·00教師代碼姓名基本工資附加工資1001張興500·0060·001002李明799·0070·001003王進(jìn)400·0050·00967.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)第二范式(2NF)所謂第二范式，指的是這種關(guān)系不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全依賴于其主碼。上表所示關(guān)系雖滿足1NF,但不滿足2NF,因?yàn)樗姆侵鲗傩圆煌耆蕾囉谟山處煷a和課題代碼組成的主關(guān)鍵字，其中，姓名和職稱只依賴于主關(guān)鍵字的一個(gè)分量——教師代碼，研究課題名只依賴于主關(guān)鍵字的另一個(gè)分量──研究課題號(hào)。 教師代碼姓名職稱系電話課題號(hào)課題名11014王一麗教授管理系332450032管理信息11026劉明副教授管理系332480056金融工程12548李?lèi)?ài)軍講師投資系334163061電子商務(wù)97存在問(wèn)題當(dāng)某個(gè)教師有多項(xiàng)研究課題時(shí)，必須有多條記錄，而這多條記錄中，該教師的姓名和職稱數(shù)據(jù)項(xiàng)完全相同。

數(shù)據(jù)冗余

當(dāng)刪除某個(gè)教師的信息時(shí)，常常會(huì)丟失研究課題的信息。

刪除異常

當(dāng)新調(diào)入一個(gè)教師時(shí)，只有教師代碼、姓名、職稱的信息，沒(méi)有研究課題的信息，而研究課題號(hào)是主關(guān)鍵字之一，缺少時(shí)無(wú)法輸入該教師信息。反之，當(dāng)插入一個(gè)新的研究課題時(shí)也往往缺少相應(yīng)的教師代碼，以致無(wú)法插入。

插入異常

987.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)第二范式解決的方法是將一個(gè)非2NF的關(guān)系模式分解為多個(gè)2NF的關(guān)系模式?？蓪⑸媳硭娟P(guān)系分解為如下三個(gè)關(guān)系：教師關(guān)系：（教師代碼、姓名、職稱）課題關(guān)系：（研究課題號(hào)、研究課題名）教師與課題關(guān)系：（教師代碼、研究課題號(hào)）這些關(guān)系都符合2NF要求。997.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)第三范式(3NF)所謂第三范式，指的是這種關(guān)系不僅滿足第二范式，而且它的任何一個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于任何主關(guān)鍵字。上表所示產(chǎn)品關(guān)系屬第二范式，但不是第三范式。這里，由于生產(chǎn)廠名依賴于產(chǎn)品代碼(產(chǎn)品代碼唯一確定該產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家)，生產(chǎn)廠地址又依賴于廠名，因而，生產(chǎn)廠地址傳遞依賴于產(chǎn)品代碼。這樣的關(guān)系同樣存在著高度冗余和更新異常問(wèn)題。

產(chǎn)品代碼產(chǎn)品名生產(chǎn)廠名生產(chǎn)廠地址1007.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)第三范式消除傳遞依賴關(guān)系的辦法，是將原關(guān)系分解為如下幾個(gè)3NF關(guān)系：產(chǎn)品關(guān)系：產(chǎn)品代碼、產(chǎn)品名、生產(chǎn)廠名生產(chǎn)廠關(guān)系：生產(chǎn)廠名、生產(chǎn)廠地址3NF消除了插入、刪除異常及數(shù)據(jù)冗余、修改復(fù)雜等問(wèn)題，已經(jīng)是比較規(guī)范的關(guān)系。1017.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)工號(hào)姓名職稱基本工資870712周四助教600870724王六講師700870707趙三講師700870701張一副教授900870736黃七教授1200870721陳五講師700870749孫八助教600870705李二副教授9001027.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)思考：1.按照規(guī)范化理論，此關(guān)系模式是否符合第三范式？2.該關(guān)系模式在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題？1.插入異常2.刪除異常3.數(shù)據(jù)冗余4.更新異常符合第二范式，但不符合第三范式1037.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)工號(hào)姓名職稱870712周四助教870724王六講師870707趙三講師870701張一副教授870736黃七教授870721陳五講師870749孫八助教870705李二副教授職稱基本工資助教600講師1000副教授1500教授2000……1047.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)規(guī)范化理論

范式條件第一范式（1NF）元組中每一個(gè)分量都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。第二范式（2NF）不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全函數(shù)依賴于其主碼。第三范式（3NF）不僅滿足第二范式，而且它的任一非主屬性都不傳遞依賴于任何主關(guān)鍵字。105總結(jié)1）三個(gè)范式關(guān)系：3NF∈2NF∈1NF2）由實(shí)體模式{E，EL}向關(guān)系模式{RN}的轉(zhuǎn)換并不是唯一的。3）邏輯結(jié)構(gòu)上雖然是等價(jià)的，但在數(shù)據(jù)冗余，維護(hù)方便上仍然存在優(yōu)劣之分。4）規(guī)范化的進(jìn)程是將一個(gè)復(fù)合的關(guān)系模式逐步分解為一組等價(jià)的單一的關(guān)系模式，分解的實(shí)質(zhì)將復(fù)合關(guān)系模式中的實(shí)體，實(shí)體間聯(lián)系進(jìn)行分離，盡可能是一個(gè)關(guān)系反映一個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w間的一種關(guān)系。5）關(guān)系模式的規(guī)范化進(jìn)程是：非規(guī)范化—>（消去屬性中的組合項(xiàng)）—>１ＮＦ—>(消去部分函數(shù)依賴)—>２ＮＦ—>（消去傳遞函數(shù)依賴）—>３ＮＦ。6）規(guī)范化理論看重從節(jié)約外存空間的角度來(lái)考慮問(wèn)題，但實(shí)際中，在形成第三范式后，還要綜合考慮時(shí)間、使用方便等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，必要時(shí)，多采用一些2NF甚至1NF的關(guān)系模式。106規(guī)范化程度越高數(shù)據(jù)冗余更新異常連接運(yùn)算時(shí)間查詢時(shí)間效率1077.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟用戶需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析(邏輯設(shè)計(jì))系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析(詳細(xì)調(diào)查)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段對(duì)照數(shù)據(jù)厙設(shè)計(jì)是在選定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)除用戶需求分析外,還包括概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等三個(gè)階段。

1087.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)1.

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟

⑴需求分析需求分析與數(shù)據(jù)分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中最為艱難也是最重要的階段，這一階段的主要任務(wù)是從用戶那里收集信息內(nèi)容和處理要求及方法，以便保證企業(yè)組織的信息流觀點(diǎn)的一致性和用戶目標(biāo)的一致性。了解組織機(jī)構(gòu)情況，為分析信息流做準(zhǔn)備；了解各部門(mén)業(yè)務(wù)情況，調(diào)查各部門(mén)輸入、使用、處理的數(shù)據(jù)及處理數(shù)據(jù)的方式與算法；確定數(shù)據(jù)庫(kù)的信息組成及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能。1097.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)1.

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟

⑵

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)用戶的需求分析，應(yīng)用“E-R圖”建立信息世界中的實(shí)體、屬性與實(shí)體間聯(lián)系的概念模型，從而轉(zhuǎn)入信息世界。概念結(jié)構(gòu)通常采用實(shí)體-聯(lián)系方法來(lái)表示，E-R模型不依賴具體的DBMS，只描述現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系，不涉及實(shí)現(xiàn)的方法。概念模型的建立分兩步：建立分E-R圖；綜合分E-R圖，產(chǎn)生總E-R圖。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)分析階段進(jìn)行。1107.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)1.

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟

⑶邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段完成的概念模型轉(zhuǎn)換成某種DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。重點(diǎn)是掌握由E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模型，即把E-R圖轉(zhuǎn)換為各關(guān)系框架，使之相互聯(lián)系構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)化了的數(shù)據(jù)模型。轉(zhuǎn)換的原則為：E-R圖中每個(gè)實(shí)體，都相應(yīng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)關(guān)系，該關(guān)系包括實(shí)體的全部屬性，并根據(jù)語(yǔ)義確定出關(guān)鍵字；對(duì)應(yīng)E-R圖中聯(lián)系，根據(jù)不同的聯(lián)系方式，或?qū)⒙?lián)系反映在關(guān)系中，或?qū)⒙?lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系。111E—R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換加工、轉(zhuǎn)換數(shù)文件據(jù)記錄庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)集合DBMS的數(shù)據(jù)模型信息世界E-R模型實(shí)體實(shí)體集合及實(shí)體聯(lián)系相關(guān)屬性集合數(shù)據(jù)世界112E-R圖關(guān)系模型E—R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換1137.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(3)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模型的規(guī)則:每一實(shí)體集對(duì)應(yīng)于一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體間的聯(lián)系一般對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系，聯(lián)系名作為對(duì)應(yīng)的關(guān)系名，不帶屬性的聯(lián)系可以去掉。實(shí)體和聯(lián)系中關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的屬性在關(guān)系模式中仍作為關(guān)鍵字。根據(jù)這些規(guī)則，實(shí)體和聯(lián)系就很容易轉(zhuǎn)換成下述對(duì)應(yīng)的關(guān)系數(shù)據(jù)模型。1147.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換方法：一對(duì)一關(guān)系如果兩個(gè)實(shí)體間是一對(duì)一關(guān)系，聯(lián)系本身并無(wú)屬性，轉(zhuǎn)換時(shí)只要在一個(gè)實(shí)體的關(guān)系中增加另一個(gè)實(shí)體的關(guān)鍵字作為屬性項(xiàng)，就能實(shí)現(xiàn)彼此間1：1聯(lián)系。廠長(zhǎng)工廠管理廠長(zhǎng)號(hào)姓名年齡廠號(hào)廠名地點(diǎn)11

廠長(zhǎng)與工廠的一對(duì)一關(guān)系1157.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)一對(duì)一關(guān)系廠長(zhǎng)（廠長(zhǎng)號(hào)，廠號(hào)，姓名，年齡）工廠（廠號(hào)，廠名，廠址）或者：廠長(zhǎng)（廠長(zhǎng)號(hào)，姓名，年齡）工廠（廠號(hào)，廠長(zhǎng)號(hào)，廠名，廠址）廠長(zhǎng)工廠管理廠長(zhǎng)號(hào)姓名年齡廠號(hào)廠名地點(diǎn)111167.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換方法：一對(duì)多關(guān)系如果兩個(gè)實(shí)體間是一對(duì)多關(guān)系，就將“1”方的關(guān)鍵字納入“n”方實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中作為外部關(guān)鍵字，同時(shí)把聯(lián)系的屬性也一并納入“n”方的關(guān)系中。倉(cāng)庫(kù)與產(chǎn)品的一對(duì)多關(guān)系倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)品存放倉(cāng)庫(kù)號(hào)地點(diǎn)面積貨號(hào)品名價(jià)格1n數(shù)量1177.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)一對(duì)多關(guān)系倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，地點(diǎn)，面積）產(chǎn)品（貨號(hào)，品名，價(jià)格，，數(shù)量）倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)品存放倉(cāng)庫(kù)號(hào)地

點(diǎn)面積貨號(hào)品名價(jià)

格1n數(shù)量倉(cāng)庫(kù)號(hào)1187.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換方法：多對(duì)多關(guān)系如果兩個(gè)實(shí)體間是多對(duì)多關(guān)系，需對(duì)聯(lián)系單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系，用來(lái)聯(lián)系雙方實(shí)體，該關(guān)系的屬性中至少要包括被它所聯(lián)系的雙方實(shí)體的關(guān)鍵字，如果聯(lián)系有屬性，也要?dú)w入這個(gè)關(guān)系中。學(xué)生與課程的多對(duì)多關(guān)系學(xué)生課程學(xué)習(xí)學(xué)號(hào)姓名性別課程號(hào)課程名學(xué)時(shí)數(shù)mn成績(jī)1197.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)多對(duì)多關(guān)系學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)數(shù)）學(xué)習(xí)（，，成績(jī)）學(xué)生課程學(xué)習(xí)學(xué)號(hào)姓名性別課程號(hào)課程名學(xué)時(shí)數(shù)mn成績(jī)學(xué)號(hào)課程號(hào)1207.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)⑷物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為數(shù)據(jù)模型在設(shè)備上選定合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法，以獲得數(shù)據(jù)庫(kù)的最佳存取效率。主要內(nèi)容包括：庫(kù)文件的組織形式。如選用順序文件組織形式、索引文件組織形式等。存儲(chǔ)介質(zhì)的分配。例如將易變的、存取頻繁的數(shù)據(jù)存放在高速存儲(chǔ)器上；穩(wěn)定的、存取頻度小的數(shù)據(jù)存放在低速存儲(chǔ)器上。存取路徑的選擇等。

121考察數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以有多種不同的層次或不同的角度。從數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)；這是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從數(shù)據(jù)庫(kù)最終用戶角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為集中式結(jié)構(gòu)(單用戶結(jié)構(gòu)、主從式結(jié)構(gòu))、分布式結(jié)構(gòu)、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)和并行結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)。7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1221.

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念在數(shù)據(jù)模型中有“型”(Type)和“值”(Value)的概念。型：對(duì)某一類(lèi)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說(shuō)明；值：型的一個(gè)具體賦值。例如：“學(xué)生”記錄定義為(學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，年齡，籍貫)(90021，李明，男，計(jì)算機(jī)，22，江蘇)7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)123（1）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念模式(Schema)是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個(gè)具體值稱為模式的一個(gè)實(shí)例(Instance)。模式是相對(duì)穩(wěn)定的，而實(shí)例是相對(duì)變動(dòng)的，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是在不斷更新的。模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，而實(shí)例反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)某一時(shí)刻的狀態(tài)。7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)124

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念雖然實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品種類(lèi)很多，它們支持不同的數(shù)據(jù)模型，使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言，建立在不同的操作系統(tǒng)之上，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也各不相同，但它們?cè)隗w系結(jié)構(gòu)上通常都具有相同的特征，即采用結(jié)構(gòu)(早期微機(jī)上的小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)除外)并提供功能。三級(jí)模式兩級(jí)映象7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)125（2）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：以內(nèi)模式、模式、外模式三個(gè)層次結(jié)構(gòu)來(lái)描述數(shù)據(jù)庫(kù)。模式：它是一種對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)組織的全局邏輯觀點(diǎn)，反映數(shù)據(jù)庫(kù)的整體組織和邏輯結(jié)構(gòu)。外模式：是數(shù)據(jù)庫(kù)的外層，也是與用戶相聯(lián)系的一層。它是面向用戶的邏輯組織，以文件形式展現(xiàn)在用戶面前。內(nèi)模式：具體描述了數(shù)據(jù)如何組織并存入外部存儲(chǔ)器上，一般由DBA根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件配置決定數(shù)據(jù)的存取方式，并編制程序?qū)嵭写嫒　?.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)126外模式/模式映像數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外模式1外模式2外模式3模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用A應(yīng)用B應(yīng)用C應(yīng)用D應(yīng)用E模式/內(nèi)模式映像127（2）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)模式(Schema)：也稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序和所使用的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān)。模式實(shí)際上是數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)在邏輯級(jí)上的視圖。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式。數(shù)據(jù)庫(kù)模式以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，統(tǒng)一綜合地考慮了所有用戶的需求，并將這些需求有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)邏輯整體。定義模式時(shí)不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，例如數(shù)據(jù)記錄由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類(lèi)型、取值范圍等，而且要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求。7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)128（2）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)外模式(ExternalSchema)：也稱子模式或用戶模式，它是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能夠看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式通常是模式的子集。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。由于它是各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)視圖，如果不同的用戶在應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對(duì)數(shù)據(jù)保密的要求等方面存在差異，則其外模式描述就是不同的。另一方面，同一外模式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用，但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式。外模式是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看見(jiàn)和訪問(wèn)所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的其余數(shù)據(jù)是不可見(jiàn)的。7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)129（2）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)內(nèi)模式(InternalSchema)：也稱存儲(chǔ)模式，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。例如，記錄的存儲(chǔ)方式是順序存儲(chǔ)、按照樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)還是按hash方法存儲(chǔ)；索引按照什么方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)，是否加密；數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)有何規(guī)定等。7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)130（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像功能①作用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別。它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS管理，使用戶能邏輯地抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的具體表示方式與存儲(chǔ)方式。為了能夠在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在這三級(jí)模式之間提供了兩層映象：外模式/模式映象模式/內(nèi)模式映象正是這兩層映象保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)131（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像功能②三個(gè)層次之間的兩種映射一種是模式與外模式之間的映射，這種映射把概念數(shù)據(jù)庫(kù)與用戶級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來(lái)；另一種是模式與內(nèi)模式之間的映射，這種映射把概念數(shù)據(jù)庫(kù)與物理數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來(lái)。正是有了這兩種映射，才能把用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯操作轉(zhuǎn)換為對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理操作，方便地存取數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。7.6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1328輸出設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容：8.1輸出設(shè)計(jì)的內(nèi)容8.2輸出設(shè)計(jì)的方法

8.3輸出報(bào)告8.4輸出設(shè)計(jì)示例1338.1輸出設(shè)計(jì)的內(nèi)容

輸出設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：有關(guān)輸出信息使用方面的內(nèi)容信息的使用者、使用目的、報(bào)告量、使用周期、有效期、保管方法和復(fù)寫(xiě)份數(shù)等；輸出信息的內(nèi)容輸出項(xiàng)目、位數(shù)、數(shù)據(jù)形式（文字、數(shù)字）；輸出信息的格式表格、圖形或文件；輸出格式要滿足使用者的要求和習(xí)慣，達(dá)到格式清晰、美觀、易于閱讀和理解的要求。輸出設(shè)備打印機(jī)、顯示器、磁帶、光盤(pán)等。輸出介質(zhì)輸出到磁盤(pán)還是磁帶上，輸出用紙是專(zhuān)用紙還是普通白紙等。134輸出設(shè)備打印機(jī)卡片/紙帶輸出機(jī)磁帶機(jī)磁盤(pán)機(jī)顯示終端繪圖儀縮微膠卷輸出機(jī)介質(zhì)打印紙卡片/紙帶磁帶磁盤(pán)屏幕圖紙縮微膠卷用途與特點(diǎn)便于保存，費(fèi)用低廉可代替其它系統(tǒng)輸入之用容量大，適于順序存取容量大，存取更方便響應(yīng)靈活的人機(jī)對(duì)話精度高，功能全體積小，易保存輸出設(shè)備和介質(zhì)一覽表1358.2輸出設(shè)計(jì)的方法

輸出設(shè)計(jì)的方法：采用預(yù)印表格打印多層表格周轉(zhuǎn)文件1368.3輸出報(bào)告

輸出報(bào)告定義了系統(tǒng)的輸出。輸出報(bào)告中既標(biāo)出了各常量、變量的詳細(xì)信息，也給出了各種統(tǒng)計(jì)量及其計(jì)算公式、控制方法。設(shè)計(jì)輸出報(bào)告時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：方便使用者，盡量利用原系統(tǒng)的輸出格式如確需修改，應(yīng)征得用戶同意；輸出表格要考慮系統(tǒng)發(fā)展的需要。是否必要在輸出表中留出備用項(xiàng)目，以滿足將來(lái)新增項(xiàng)目的需要。1378.3輸出報(bào)告輸出設(shè)計(jì)書(shū)資料代碼GZ–01輸出名稱工資主文件一覽表處理周期每月一次形式行式打印表種類(lèi)0–001份數(shù)1報(bào)送財(cái)務(wù)科項(xiàng)目號(hào)項(xiàng)目名稱位數(shù)及編輯備注1部門(mén)代碼X（4）2工號(hào)X（5）3姓名X（12）4級(jí)別X（3）5基本工資9999.996房費(fèi)999.99輸出設(shè)計(jì)書(shū)1388.4輸出設(shè)計(jì)示例屏幕顯示輸出的設(shè)備調(diào)撥單1398.4輸出設(shè)計(jì)示例輸出格式定義

1409輸入設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容：9.1輸入設(shè)計(jì)的原則9.2數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的選擇9.3輸入檢驗(yàn)9.4原始單據(jù)的格式設(shè)計(jì)9.5輸入屏幕設(shè)計(jì)1419.1輸入設(shè)計(jì)的原則

輸入設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)規(guī)范和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的過(guò)程。在輸入設(shè)計(jì)中，提高效率和減少錯(cuò)誤是兩個(gè)最根本的原則。以下是指導(dǎo)輸入設(shè)計(jì)的幾個(gè)目標(biāo)：控制輸入量減少輸入延遲減少輸入錯(cuò)誤輸入過(guò)程應(yīng)盡量簡(jiǎn)化

1429.2數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的選擇名稱內(nèi)容特點(diǎn)鍵盤(pán)－磁盤(pán)由數(shù)據(jù)錄入員通過(guò)工作站錄入，經(jīng)可靠性驗(yàn)證后存入磁記錄介質(zhì)（如磁帶、磁盤(pán)等）。成本低、速度快，易于攜帶，適用于大量數(shù)據(jù)輸入。光電閱讀器采用光筆讀入光學(xué)標(biāo)記條形碼或用掃描儀錄入紙上文字。光符號(hào)讀入器適用于自選商場(chǎng)、借書(shū)處