第5章-数据库设计.ppt

1 第5章数据库设计 需求分析概念结构设计逻辑结构设计数据库的物理设计数据库的实施数据库运行和维护 2 数据库设计 对于一个给定的应用环境 构造最优的数据库模式 建立数据库及其应用系统 使之能有效地存储数据 满足各种用户的应用需求 5 1数据库设计概述 3 4 一 数据库设计的目标 1 最大限度地满足用户的信息需求和处理需求2 获得良好的数据库性能3 精确反映现实世界4 充分利用和发挥现有DBMS的功能和性能 5 符合软件工程设计要求 数据要达到一定的规范化程度 实体之间连接的完整性 避免数据库的不一致性 满足对事务响应时间的要求 尽可能减少数据的存储量和内外存间数据的传输量 便于数据库的扩充和移植 使系统有更好的适应性 5 1 计算机科学基础知识和程序设计技术2 DB基本知识和DB设计技术3 软件工程的原理和方法4 应用领域的知识 三分技术 七分管理 十二分基础数据 二 数据库设计人员应具备的技术和知识 6 1 直观设计法2 规范设计法3 计算机辅助设计法4 自动化设计法 三 数据库的设计方法 7 四 数据库设计的基本步骤1 需求分析 是整个设计过程的基础 1 信息需求分析 2 操作需求分析2 概念结构设计 将需求分析的结果用一种工具进行形式化的定义和描述 是整个DB设计的关键 如 E R图3 逻辑结构设计 概念模型 数据模型根据需求分析和概念设计的结果 选择合适的数据模型 并选用某一设计方法构造一数据库模式 8 4 物理设计 选择合适的物理结构 包括存储结构和存取方法 5 实施阶段 根据逻辑设计和物理设计建立数据库 编制和调试应用程序 试运行 6 DB运行和维护阶段根据运行记录对DB进行评价 根据评价对DB调整和修改 9 数据库设计步骤 10 5 2需求分析 一 需求分析的任务 分析用户的要求 数据和处理 1 信息要求 DB中需存储的数据2 处理要求 用户要求的处理功能对各处理的响应时间的要求3 安全性与完整性要求 11 二 需求分析的方法 1 调查用户需求的具体步骤 l首先调查组织机构情况 为分析信息流程做准备 l然后调查各部门的业务活动情况 l协助用户明确对新系统的要求 包括信息要求 处理要求 完全性与完整性要求 l确定新系统的边界 12 二 需求分析的方法 结构化分析方法SA 分层的数据流图DFD 数据词典DD 描述加工逻辑的结构化语言 判定表或判定树 13 图书预定系统的DFD图 接收顾客订单 验证订单 根据图书目录检查订单正确性 根据顾客档案确定新 老顾客及其信誉 经验证的正确订单 暂存在待处理的订单文件中 对订单进行成批处理 根据出版社档案将订单分类汇总 保存订单存根 将汇总订单发往各出版社 14 二 需求分析的方法 结构化分析方法SA 数据字典数据流图表达了系统的 分解 为了完整地描述系统 还需借助 数据字典 datadictionary 对图中的每个数据和加工给出解释 包括四类条目 数据流 数据项 文件及加工 15 二 需求分析的方法 结构化分析方法SA 结构化语言 判断树 判断表主要用来说明和定义加工 集中描述一个加工做什么 也可包括一些与加工有关的信息 如执行条件 优先次序 执行频率和出错处理等 16 强调 数据的收集要尽可能详尽 全面反映用户需求 要考虑可能的扩充和改变 必须强调用户的参与 跟班作业开调查会请专人介绍询问调查表查阅记录 2 常用调查方法 应用举例P136 P139 17 5 3概念结构设计 现实世界 信息世界 E R图 18 2 自底向上 先定义局部 然后再集成起来 4 混合策略 自底向上和自顶向下相结合 3 逐步扩张 先定义核心 然后再逐步向外扩充 概念结构设计方法 1 自顶向下 先定义全局 然后再逐步细化 19 概念结构设计的步骤 20 注意 全局概念结构设计应满足的要求1 完整性和正确性 2 最小化 3 可理解性 4 一致性 即不能存在互相矛盾的表达 5 满足需求分析阶段所确定的所有要求 1 解决冲突 合并生成初步E R模型1 属性冲突2 命名冲突3 结构冲突2 消除冗余 生成基本E R模型 21 对于在职进修学生的管理需要掌握的信息有 学生现在的工作单位 职务 联系电话 简历情况 其中简历情况包括开始时间 终止时间 单位 担任职务 证明人 学生目前在校情况 包括学生的学号 所在系院 所学专业 所在班级 班主任 学生在校所学的课程号 课程名 学时 授课教师及成绩 授课教师需要知道教师的编号 姓名 所在学院代号和名称 要求 1确定实体及实体型属性2找出实体间的联系3画出E R图 22 1确定实体及实体型属性学生在校情况 学号 所在系院 所学专业 所在班级 班主任 学生工作情况 身份证号 工作单位 职务 联系电话 简历情况 简历编号 开始时间 终止时间 单位 担任职务 证明人 课程 课程号 课程名 学时 教师 教师编号 姓名 学院代号 学院名称 2找出实体间的联系学生在校情况与学生工作情况1 1学生在校情况与简历情况1 n学生在校情况与课程之间是m n教师与课程之间是m n 23 24 局部E R图 25 全局E R图 有哪些冲突 冗余 思考 26 27 5 4逻辑结构设计 逻辑结构设计 是把概念结构设计的结果转换成具体数据模型所允许的结构 28 1 将概念模型转化为一般的数据模型2 将一般的数据模型向特定的DBMS所支持的数据模型转换 3 对数据模型进行优化 一 逻辑结构设计的步骤 29 基于结构的设计方法 基于操作的设计方法 30 二 概念模型 关系模型 规则 1 一个实体型转换成一个关系模式 2 对于实体之间的联系有以下处理方法 1 n1方关键字纳入到n方对应的关系模式中 m n将与该联系相连的各实体的码及联系本身的属性组合为一个新的关系 1 1可以看成1 m或m 1或m n 31 学生在校情况 学号 学院代码 学院名称 专业代码 专业名称 班级代码 班级名称 班主任 学生工作情况 学号 身份证号 工作单位 职务 联系电话 简历情况 简历编号 学号 开始时间 终止时间 单位 担任职务 证明人 课程 课程号 课程名 学时 学习 学号 课程号 成绩 教师 教师编号 姓名 学院代码 学院名称 授课 教师编号 课程号 分析各个模式属于第几范式 如果要求达到3NF结果如何 32 1 确定数据依赖2 对于各关系模式间的数据依赖进行极小化处理 消除冗余的联系 3 规范化 三 数据模型的优化 F Fm NF 33 学生在校情况 学号 学院代码 学院名称 专业代码 专业名称 班级代码 班级名称 班主任 教师 教师编号 姓名 学院代码 学院名称 34 物理数据库 数据库在物理设备上的存储结构与存取方法 数据库物理设计的内容 1为给定的逻辑结构模型选取一个最适合应用环境的物理结构2对选取的数据库物理结构进行性能评价 时间和空间效率 数据库的物理设计 35 36 一 数据库设计人员需掌握的物理设计知识1 有关具体DBMS的知识 2 有关存放数据的物理设备的特性 3 有关表的静态及动态特性 4 有关应用需求信息 二 数据库物理设计的主要内容1 确定数据库的存储结构 2 确定数据库的存取方法 37 一 数据库评价数据库的性能指标主要有三个标准 经济性 可靠性和效率 二 数据库逻辑设计评价三 数据库物理设计评价 数据库设计评价 38 一 数据的载入和应用程序的设计与调试二 数据库的试运行三 数据库的运行和维护 数据库的运行和维护 39 以你的设计为例 试给出从需求分析阶段开始 直至完成物理数据库设计的全过程 40 某公司准备公开招聘若干个公司部门经理和职员 为了使招聘工作公开化 公司需要进行报名 考试 笔试 面试 公布考试结果等工作 要求每个需要报考的人员 填写报考人员登记表 登记表主要内容有准考证号 身份证号 姓名 年龄 性别 学历 单位名称 单位负责人 政治面貌 对于每个报考人员要详细填写工作经历 包括时间 地点 职务 证明人 一个人可以报考多个职位 每个职位可以有多个人报名参加考试 一个人报考一个职位就对应一个面试成绩和笔试成绩 描述报考职位的属性有职位代码 职位名称 练习 41 42 报考职位 职位代码 名称 报考人员 准考证号 身份证号 姓名 年龄 性别 学历 单位名称 单位负责人 政治面貌 工作经历 编号 开始时间 结束时间 姓名 地点 职务 证明人 身份证号 报名成绩 职位代码 准考证号 笔试成绩 面试成绩 报考人员 准考证号 身份证号 姓名 年龄 性别 学历 单位名称 政治面貌 单位 单位名称 单位负责人 基本表的逻辑结构 43 信息管理系统能及时为超市企业提供所需的真实数据 成为超市管理者进行决策的依据 任何一个超市都离不开商品的流通 离不开货品的采购 库存管理和商品销售 因此 进销存业务是超市的基础业务 此次数据库设计简单模仿中等规模的超市管理系统 并将其抽象成一个由四部门组成 实现四大功能的系统 超市进销存管理系统 44 采购管理部门库存管理部门销售管理部门财务管理部门 一 需求分析 1部门职能分析 45 2数据流图 46 47 3数据字典举例 名字 销售单别名 销售信息 销售发票描述 销售的记录 并打印给客户作为收据定义 销售单 流水号 销售日期 收银员编号 机号 应收款 实收款 找回 销售明细位置 前台销售管理 名字 销售明细别名 销售记录描述 详细的商品销售信息定义 销售明细 流水号 条形码 数量 单价位置 前台销售管理 48 名字 编号别名 描述 所有的编号定义 编号 1 字母 数字 10位置 系统 名字 权限别名 描述 用户使用本系统的权限级别 防止非授权的用户更改系统的数据资料定义 编号 1 经理等领导2 采购员3 会计4 仓库管理员5 销售员位置 整个系统 49 二 概念结构设计 1分E R图 50 2实体属性定义 职员 职员编号 姓名 权限 口令 商品 条形码 商品名称 类别编号 库存上限 库存下限 现有库存量 现价 原价 备注 供货商 供货商编号 供货商名称 公司地址 联系电话 Email 订单 订单编号 商品条码 商品名称 采购数量 采购开始日期 负责人编号 供应商名称 进货单 进货单编号 订单编号 商品条码 商品名称 商品类别 进货数量 进货日期 负责人编号 退货单 退货单编号 订单编号 商品条码 商品名称 退货数量 退货原因 仓库管理员编号 退货时间 51 3实体间联系 一个采购员可以填写多份采购订单 但是一份订单只能由一个采购员负责 一份采购订单中可以包含多种商品 一种商品也可以被多个订单采购 一个供货商可以供应多份采购订单的采购要求 但是每份采购订单只能交给一个供货商处理 一张采购定单中的货物可以分多次到货 因此可以生成多张进货单和退货单 52 4视图集成 53 4视图集成 属性冲突 值域和单位 命名冲突 异名同义 采购管理子系统中的进货单和库存管理子系统中的采购进货单命名不同但结构相同 因此统一名称为进货单结构冲突 同一对象在不同应用中具有不同的抽象 如职员实体 在各子系统中职员有不同的职能 本系统利用 权限 属性将其统一成一个实体集 54 采购订单 采购订单编号 商品条码 商品名称 采购数量 采购开始日期 负责人编号 供应商名称 三 逻辑结构设计 1实体及联系的转换 2关系模式的优化 R1 采购订单 采购订单编号 采购开始日期 负责人编号 供应商编号 R2 商品信息 商品条码 商品名称 R3 采购订单详细信息