計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第三章講稿(二)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第三章講稿(二)第一頁(yè)，共33頁(yè)。3.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理

重點(diǎn)批示：一、文件

是數(shù)據(jù)管理的一種形式，它能獨(dú)立于應(yīng)用程序單獨(dú)存儲(chǔ)。具體地說(shuō)，文件是記錄的集合?！?/p>

文件的組織方法

·

和排序

二、數(shù)據(jù)庫(kù)

是一種能較好地解決共享問(wèn)題的數(shù)據(jù)處理方法。·

數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)

·

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

·

數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)·

工程數(shù)據(jù)庫(kù)

·

新一代數(shù)據(jù)庫(kù)

第二頁(yè)，共33頁(yè)。文件的組織方法

同一文件的邏輯結(jié)構(gòu)可以有多種物理組織方法。

組織方法概念說(shuō)明

順序文件

物理順序與邏輯順序一致的文件。

磁帶就是典型的順序存儲(chǔ)器。

索引文件

帶有一包括關(guān)鍵字和存放地址索引表的文件。

索引文件的索引項(xiàng)必須按關(guān)鍵字順序排列，文件本身可以按順序排列或不按順序排列，前者稱為索引順序文件，后者稱為非索引順序文件。直接存取文件

（隨機(jī)文件）

采用一種算法將記錄的關(guān)鍵字轉(zhuǎn)化為一個(gè)近乎隨機(jī)的數(shù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)確定記錄在存儲(chǔ)器上的位置，以便存取。

直接存取文件通常是利用雜湊法組織的。第三頁(yè)，共33頁(yè)。文件的查找順序查找法從第一條記錄開(kāi)始，逐個(gè)查詢，若找到欲查數(shù)值，則查找成功；否則查找失敗。該法簡(jiǎn)單，但效率分查找法）·

先將文件記錄按關(guān)鍵字順序排列。·

再將查找范圍中點(diǎn)處關(guān)鍵字KM與K待查記錄關(guān)鍵字比較，應(yīng)為下列三種情況：

a)K<KM，確定待查記錄在文件前半?yún)^(qū)域。

b)K=KM，確定該記錄就是待查記錄。

c)K>KM，確定待查記錄在文件后半?yún)^(qū)?！?/p>

若為情況b)，則查找成功；若為情況c)或a)，則在確定的區(qū)域中再次順序查找，或逐次折半查找。第四頁(yè)，共33頁(yè)。分塊查找法

與折半查找法類似，只是要先將按關(guān)鍵字排好順序的文件劃分為大于2的若干塊；再將待查關(guān)鍵字依次與各塊的最大關(guān)鍵字比較，確定查找范圍；然后順序查找。文件的排序選擇排序

以升序排列為例，在所有的記錄中選出關(guān)鍵字最小的記錄，將它與第一個(gè)記錄交換，然后，在第二個(gè)記錄到最后一個(gè)記錄中重復(fù)上述的操作。冒泡排序

以升序排列為例，順序比較相鄰記錄的關(guān)鍵值，若后者比前者小，則交換位置。否則，位置不變。經(jīng)過(guò)數(shù)輪比較和交換，較小的數(shù)向前移動(dòng)，較大的數(shù)向后移動(dòng)，就像水中的氣泡一點(diǎn)點(diǎn)冒出水面，故而得名。插入排序

仍以升序?yàn)槔?，首先假定第一個(gè)記錄的位置是適合的，然后取出第二個(gè)記錄與第一個(gè)記錄進(jìn)行關(guān)鍵字比較。若小于，則插到前面，否則，位置不變；再取第三個(gè)數(shù)據(jù)與前面的各記錄進(jìn)行關(guān)鍵字比較，將其插入到前面有序記錄的適合位置上；依此類推，直到完成排序。

第五頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)定義：數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是三種數(shù)據(jù)管理技術(shù)之一，是在人工管理，文件管理技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。

特點(diǎn)說(shuō)明復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型

即在描述數(shù)據(jù)的同時(shí)，也描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。數(shù)據(jù)共享性好，冗余度低

數(shù)據(jù)庫(kù)從整體觀點(diǎn)處理數(shù)據(jù)，面向系統(tǒng)，因而彈性大，使用靈活，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性

數(shù)據(jù)可獨(dú)立于程序存在，應(yīng)用程序也不必隨數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化而修改。數(shù)據(jù)具有安全性和完整性

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的控制功能，保護(hù)數(shù)據(jù)，防止不合理使用；保證數(shù)據(jù)的確定性、有效性和相容性，即數(shù)據(jù)的完整性。第六頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成

組成部分功能硬件

支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序運(yùn)行的設(shè)備環(huán)境。軟件

支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)運(yùn)行的軟件環(huán)境。包括支持DBMS的操作系統(tǒng)、宿主語(yǔ)言系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及應(yīng)用程序。（數(shù)據(jù)庫(kù)軟件系統(tǒng)層次如下圖）數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DataBaseAdministrator，簡(jiǎn)稱DBA）

負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建成，維護(hù)和協(xié)調(diào)工作的專門(mén)人員。數(shù)據(jù)庫(kù)

是由DBMS建立、運(yùn)用、管理及維護(hù)的通用化的、綜合性的數(shù)據(jù)集合。第七頁(yè)，共33頁(yè)。第八頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（二）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能第九頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成

第十頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（三）模型

在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用戶看到的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)中存放的數(shù)據(jù)并不是一一映像的關(guān)系，而是存在著三個(gè)層次：層次說(shuō)明外模型

用戶使用的數(shù)據(jù)視圖。這是一種局部的邏輯數(shù)據(jù)視圖，它表示用戶所理解的實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體間的聯(lián)系。外模型有多個(gè)，處于系統(tǒng)的外部。概念模型

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的全局邏輯視圖。它代表了整個(gè)系統(tǒng)的抽象實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體間的聯(lián)系。概念模型只有一個(gè)，屬于系統(tǒng)的概念層。內(nèi)模型

物理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的模型。亦只有一個(gè)，處于系統(tǒng)的內(nèi)層，也是最低層。第十一頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)模式

用DBMS中的DDL精確定義上述模型就成為模式。對(duì)于不同層次的模型，也有相應(yīng)的模式：外模式（子模式）；概念模式（模式）；內(nèi)模式（物理模式）

請(qǐng)參看：DBMS各模式之間的關(guān)系圖

第十二頁(yè)，共33頁(yè)。第十三頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（四）數(shù)據(jù)庫(kù)的層次:以子模式為框架的數(shù)據(jù)庫(kù)是用戶數(shù)據(jù)庫(kù)；

以模式為框架的數(shù)據(jù)庫(kù)是概念數(shù)據(jù)庫(kù)；

以物理模式為框架的數(shù)據(jù)庫(kù)是物理數(shù)據(jù)庫(kù)。

第十四頁(yè)，共33頁(yè)。不同層次數(shù)據(jù)庫(kù)之間的關(guān)系：第十五頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型（一）層次模型

用樹(shù)性結(jié)構(gòu)表示實(shí)體之間連系的模型稱為層次模型，它能描述一對(duì)多的關(guān)系。層次模型必須滿足兩個(gè)條件：只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)。根以外的其他節(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。

第十六頁(yè)，共33頁(yè)。網(wǎng)狀模型

網(wǎng)狀模型必須滿足兩個(gè)條件：·

可以有兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)無(wú)父點(diǎn)?！?/p>

至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。第十七頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型（二）關(guān)系模型

這是一種用二維表結(jié)構(gòu)表示實(shí)體之間聯(lián)系的模型，能描述多對(duì)多的關(guān)系。一個(gè)二維表就成為一個(gè)關(guān)系：第十八頁(yè)，共33頁(yè)。作為一個(gè)“關(guān)系”的二維表，必須滿足如下條件：·

表中每一列必須是基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，而不是組合項(xiàng)。·

表中每一列必須具有相同的數(shù)據(jù)類型?！?/p>

表中的每一列必須有一個(gè)唯一的屬性名?！?/p>

表中不應(yīng)有內(nèi)容相同的行?！?/p>

行與列的順序均不影響表中所表示的信息含義。第十九頁(yè)，共33頁(yè)。工程數(shù)據(jù)庫(kù)（一）工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

簡(jiǎn)稱EDBMS(EngineeringDataBaseManagementSystem)，其功能是針對(duì)工程數(shù)據(jù)的特點(diǎn)而設(shè)置的。工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能特點(diǎn)·

能描述復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型，保存相關(guān)語(yǔ)義信息。·

支持模式的動(dòng)態(tài)定義和修改，不需重新編譯和數(shù)據(jù)重載?！?/p>

支持工程長(zhǎng)事務(wù)的處理。·

能存儲(chǔ)和管理各種類型數(shù)據(jù)，并支持圖形標(biāo)準(zhǔn)件的相互轉(zhuǎn)化，具有多庫(kù)協(xié)調(diào)管理能力?！?/p>

具有版本管理功能。·

支持程序控制和交互操作兩種工作方式。·

具有分布式數(shù)據(jù)庫(kù)處理能力，支持多用戶工作環(huán)境。第二十頁(yè)，共33頁(yè)。工程數(shù)據(jù)庫(kù)（二）工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法

·

以商用DBMS為底層支撐環(huán)境，使用數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言嵌入宿主語(yǔ)言，建立更加簡(jiǎn)潔、良好的人機(jī)界面和外圍管理結(jié)構(gòu)，擴(kuò)充所需的各種功能，從而達(dá)到適用于CAD/CAM工程環(huán)境的目的。

·

分析、拆解商用DBMS原代碼，按EDBMS要求修改原組織結(jié)構(gòu)、概念模式、擴(kuò)充強(qiáng)化功能。

·

開(kāi)發(fā)通用的工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，按EDBMS的規(guī)范化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將工程應(yīng)用的特殊需求融于DBMS內(nèi)部，從無(wú)到有地開(kāi)發(fā)EDBMS。工程數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)

新型化智能化巨型化工具化分布式集成化

第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。新一代數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與分布處理技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（DistributeDatabase）。它是由一組分布在不同場(chǎng)地計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)組成，這組數(shù)據(jù)具有物理分布性、邏輯整體性、分布獨(dú)立性和場(chǎng)地自制能力。

所謂物理分布性，即數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同場(chǎng)地計(jì)算機(jī)上。所謂邏輯整體性，即數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)雖然物理分布，但邏輯相關(guān)，是相互聯(lián)系的整體。所謂獨(dú)立分布，即分布透明性，在用戶來(lái)看，整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)仍是一個(gè)集中的數(shù)據(jù)庫(kù)，不關(guān)心數(shù)據(jù)物理位置分布的細(xì)節(jié)，分布的實(shí)現(xiàn)完全由系統(tǒng)完成。所謂場(chǎng)地自制能力，即系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立處理能力，可以執(zhí)行局部應(yīng)用，同時(shí)也能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行全局應(yīng)用。

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)能夠適應(yīng)部門(mén)分布的組織結(jié)構(gòu)，降低通信代價(jià)，提高響應(yīng)速度；能提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，一個(gè)場(chǎng)地的故障不會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)崩潰；有利于充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)資源，提高現(xiàn)有集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的利用率；便于擴(kuò)展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模

第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和人工智能技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)（ActiveDatabase）。它是相對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的被動(dòng)性而言的，能根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的當(dāng)前狀況，主動(dòng)適時(shí)地作出反應(yīng)，執(zhí)行某些操作向用戶提供相關(guān)信息。

主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)調(diào)主動(dòng)性、快速性和智能性，其主要目標(biāo)是提供對(duì)緊急情況的及時(shí)反應(yīng)能力，同時(shí)提高數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的模塊化程度。通常采用的方法是在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中嵌入ECA（事件-條件-動(dòng)作）規(guī)則，設(shè)置觸發(fā)器，在某一事件發(fā)生時(shí)引發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前狀態(tài)，只要條件滿足，就觸發(fā)規(guī)定動(dòng)作的執(zhí)行。第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與多媒體技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（Multi-mediaDatabase）。它支持管理復(fù)雜的多媒體數(shù)據(jù)。

多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、應(yīng)用對(duì)象以及處理方式上都與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)有較大差異，它存儲(chǔ)處理的是現(xiàn)實(shí)世界中復(fù)雜的多媒體表現(xiàn)形式，包括動(dòng)態(tài)的視頻；它面向應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)媒體間的獨(dú)立性，重視媒體對(duì)象的物理表現(xiàn)和交付方式。

多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，尤其是在數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式空前豐富的情況下，多媒體數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用就變得越來(lái)越迫切。第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的結(jié)合產(chǎn)生了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)（ObjectOrientedDatabase）。它是指對(duì)象的集合、行為、狀態(tài)和聯(lián)系均以面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型來(lái)定義。

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)為定義和操作對(duì)象間的聯(lián)系提供了用戶界面，應(yīng)用程序員無(wú)須顯示編程后管理這些聯(lián)系。它支持如：Oid、實(shí)例、類、層次、繼承、封裝及消息傳遞等面向?qū)ο蟾拍?。第二十五?yè)，共33頁(yè)。

一、軟件開(kāi)發(fā)的演化過(guò)程

個(gè)人編程時(shí)代

（1946年～50年代末）

軟件作坊時(shí)代（60年代初～60年代末）

軟件工程時(shí)代（70年代以后）第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。軟件開(kāi)發(fā)的演化過(guò)程

這一階段的程序設(shè)計(jì)是一種個(gè)體化的行為，且由于硬件容量小，速度低，機(jī)時(shí)昂貴，使得程序設(shè)計(jì)的目標(biāo)確定在節(jié)省資源和縮短機(jī)時(shí)上，根本談不上系統(tǒng)化的軟件開(kāi)發(fā)方法，編制出的程序也不作為商品出售。

軟件開(kāi)發(fā)成為一種新型的社會(huì)職業(yè)。但由于軟件作坊的開(kāi)發(fā)方式?jīng)]有改變，依然是個(gè)體的或小組的思維方式，使得軟件的任務(wù)延誤，質(zhì)量不可靠，甚至無(wú)法維護(hù)，軟件的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于硬件的發(fā)展，極大地限制了計(jì)算機(jī)的功能發(fā)揮和實(shí)際應(yīng)用，“軟件危機(jī)”產(chǎn)生了。

為了擺脫軟件生產(chǎn)的落后的“手工方式”，大幅度改進(jìn)軟件產(chǎn)品質(zhì)量，提高軟件生產(chǎn)率，軟件行業(yè)又在80年代明確提出“軟件工程支撐環(huán)境”的基本思想，力圖把軟件工程領(lǐng)域的各種方法技術(shù)都形成支撐系統(tǒng)和工具，即程序設(shè)計(jì)不再要求程序員從頭到尾，逐字逐句的編寫(xiě)，而是可以直接從支撐環(huán)境中調(diào)用各個(gè)所需的“組件”。第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。

定義：軟件從形成概念開(kāi)始，經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)、使用和不斷補(bǔ)增修正，直到最終被淘汰的整個(gè)過(guò)程。

方法：軟件工程強(qiáng)調(diào)使用生存周期方法學(xué)，即將生存周期分為若干個(gè)既相互區(qū)別又相互聯(lián)系的階段：

二、軟件生存周期

第二十八頁(yè)，共33頁(yè)?？尚行匝芯颗c計(jì)劃階段—要做什么

需求分析階段—必須做什么----5%

設(shè)計(jì)階段—確定設(shè)計(jì)方案（概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)）---10%

實(shí)現(xiàn)階段–

完成源程序編碼、編譯和無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤的程序

測(cè)試階段—總裝測(cè)試和確認(rèn)測(cè)試，檢查審閱文檔，成果評(píng)價(jià)—10%

運(yùn)行與維護(hù)階段—擴(kuò)充、修改（改正性。適應(yīng)性、完善性、預(yù)防性）67%

第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。三、軟件工程規(guī)范

規(guī)范說(shuō)明《計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)規(guī)范》

（GB8566-88）

詳細(xì)規(guī)定軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段即每一階段的任務(wù)、實(shí)施步驟、實(shí)施要求、完成指標(biāo)及交付文檔?！队?jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)文件編制指南》（GB8567-88）

詳細(xì)規(guī)定軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)該產(chǎn)生的文檔種類、數(shù)目和文檔的編制形式、編制內(nèi)容?！队?jì)算機(jī)軟件需求說(shuō)明編制指南》（GB9385-88）

詳細(xì)規(guī)定軟件需求說(shuō)明的內(nèi)容和質(zhì)量。編寫(xiě)所需的背景和表達(dá)方式，列出編制大綱。《計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試文件編制規(guī)范》（GB9386-88）

詳細(xì)規(guī)定一組測(cè)試文件的種類、數(shù)目、書(shū)寫(xiě)格式、內(nèi)容及各自作用?！队?jì)算機(jī)軟件質(zhì)量保證計(jì)劃規(guī)范》（GB/T12504-90）

詳細(xì)規(guī)定在制定軟件質(zhì)量保證計(jì)劃時(shí)應(yīng)遵循的基本要求，列出了編制大綱?！队?jì)算機(jī)軟件配置管理計(jì)劃規(guī)范》（GB/T12505-90）

詳細(xì)規(guī)定軟件配置管理計(jì)劃的目次、章節(jié)內(nèi)容等統(tǒng)一要求。《軟件工程術(shù)語(yǔ)》

（GB/T11457）

詳細(xì)列舉了軟件工程中的常用術(shù)語(yǔ)定義、說(shuō)明、英文譯名等信息。第三十頁(yè)，共33頁(yè)。軟件文檔

按照《計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)文件編制指南》（GB8567-88）規(guī)定，整個(gè)軟件生存周期應(yīng)該提供十四種標(biāo)準(zhǔn)文檔。軟件生存周期各階段中的文檔編制如下：

可行性研究與計(jì)劃開(kāi)發(fā)階段需求分析階段設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)階段測(cè)試階段運(yùn)行與維護(hù)

階段可行性研究報(bào)告----------

項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃--------------------