东华大学数据库与软件工程03VIP

3.1数据库系统设计概述3.2系统需求分析3.3数据库概念结构的设计3.4数据库逻辑结构的设计,第3章数据库系统的设计方法,数据库设计是设计数据库结构特性，为特定应用环境构造出最优的数据模型；数据库应用系统设计是设计数据库的行为结构特性，建立能满足各种用户对数据库应用需求的功能模型。,第3章数据库系统的设计方法,第3章数据库系统的设计方法,3.1数据库系统设计概述3.1.1数据库系统设计的内容1.数据库的结构特性设计先将现实世界中的事物、事物间的联系用E-R图表示，再将各个分E-R图汇总，得出数据库的概念结构模型，最后将概念结构模型转化为数据库的逻辑结构模型表示。,第3章数据库系统的设计方法,2.数据库的行为特性设计首先要将现实世界中的数据及应用情况用数据流程图和数据字典表示，并详细描述其中的数据操作要求（即操作对象、方法、频度和实时性要求），进而得出系统的功能模块结构和数据库的子模式。,第3章数据库系统的设计方法,3.数据库的物理模式设计根据库结构的动态特性（即数据库应用处理要求），在选定的DBMS环境下，把数据库的逻辑结构模型加以物理实现，从而得出数据库的存储模式和存取方法。,第3章数据库系统的设计方法,3.1.2数据库系统设计应注意的问题1.考虑到计算机硬件、软件和干件的实际情况(1)数据库系统的硬件条件是基础(2)DBMS和DBS开发软件是软件环境(3)数据库用户的技术水平和管理水平是关键,第3章数据库系统的设计方法,2.使结构特性设计和行为特性设计紧密结合数据库设计过程是一种自上而下的、逐步逼近设计目标的过程，是结构设计和行为设计分离设计、相互参照、反复探寻的过程。,第3章数据库系统的设计方法,3.1.3数据库设计的基本方法数据库系统设计应分6个阶段进行，这6个阶段是需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施和数据库运行和维护。3.1.4数据库系统设计的基本步骤,第3章数据库系统的设计方法,1.需求分析阶段:准确了解并分析用户对系统的需要和要求，弄清系统要达到的目标和实现的功能。2.概念结构设计阶段:对用户需求进行综合、归纳和抽象，形成一个独立于具体计算机和DBMS的概念模型。3.逻辑结构设计阶段：将概念结构转换为DBMS所支持的数据模型，并将其性能进行优化。,第3章数据库系统的设计方法,4.数据库物理设计阶段：为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构，包括数据存储结构和存取方法。5.数据库实施阶段：运用DBMS提供的数据操作语言和宿主语言，根据数据库的逻辑设计和物理设计的结果建立数据库、编制与调试应用程序、组织数据入库并进行系统试运行。6.数据库运行和维护阶段：不断地对其结构性能进行评价、调整和修改。,第3章数据库系统的设计方法,3.2系统需求分析分析用户的要求，将分析结果用数据流程图和数据字典表示。3.2.1需求分析的任务和方法任务：调查现实世界要处理的对象；了解原系统的概况和发展；明确用户需求；收集基础数据及其处理方法；确定新系统的功能和边界。,第3章数据库系统的设计方法,第3章数据库系统的设计方法,系统需求调查的内容(1)数据库中的信息内容数据库中需存储哪些数据，包括用户将从数据库中直接获得或间接导出的信息内容和性质。(2)数据处理内容用户要完成什么数据处理功能；用户对数据处理响应时间的要求；数据处理的工作方式。(3)数据安全性和完整性要求数据的保密措施和存取控制要求；数据自身的或数据间的约束限制。,第3章数据库系统的设计方法,2.系统需求的调查步骤(1)了解现实世界的组织机构情况(2)了解相关部门的业务活动情况(3)确定新系统的边界,第3章数据库系统的设计方法,3.系统需求调查的方法(1)跟班作业(2)开调查会(3)请专人介绍(4)询问(5)设计调查表请用户填写(6)查阅现实世界的数据记录,第3章数据库系统的设计方法,4.系统需求分析方法采用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。,第3章数据库系统的设计方法,3.2.2数据字典及其表示数据字典是各类数据描述的集合1.数据项：数据项是不可再分的数据单位。2.数据结构：数据结构反映了数据之间的组合关系。3.数据流：据流是数据结构在系统内传输的路径。4.数据存储：数据存储是数据及其结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。数据存储可以是手工文档、手工凭单或计算机文档。5.处理过程：用判定表或判定树来描述。,第3章数据库系统的设计方法,3.3概念结构的设计3.3.1概念结构的特点及设计方法1)自顶向下的设计方法。,第3章数据库系统的设计方法,2)自底向上的设计方法。,第3章数据库系统的设计方法,3)逐步扩张的设计方法。,第3章数据库系统的设计方法,4)混合策略设计的方法。,第3章数据库系统的设计方法,自底向上设计概念结构的步骤：第1步：抽象数据并设计局部视图；第2步：集成局部视图，得到全局概念结构。,第3章数据库系统的设计方法,3.3.2数据抽象与局部视图设计1.三种数据抽象方法(1)分类（Classification）定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型抽象了对象值和型之间的“ismemberof”的语义,第3章数据库系统的设计方法,(2)聚集（Aggregation）定义某一类型的组成成分抽象了对象内部类型和成分之间“ispartof”的语义,第3章数据库系统的设计方法,复杂的聚集，某一类型的成分仍是一个聚集,第3章数据库系统的设计方法,(3)概括（Generalization）定义类型之间的一种子集联系抽象了类型之间的“issubsetof”的语义继承性,第3章数据库系统的设计方法,2.设计分E-R图概念结构设计是利用抽象机制对需求分析阶段收集到的数据分类、组织（聚集），形成实体集、属性和码，确定实体集之间的联系类型，进而设计分E-R图。,第3章数据库系统的设计方法,两条准则：（1）属性不能再具有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。（2）属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间。,第3章数据库系统的设计方法,第3章数据库系统的设计方法,第3章数据库系统的设计方法,3.3.3视图的集成1.合并分E-R图，生成初步E-R图(1)属性冲突(2)命名冲突(3)结构冲突,第3章数据库系统的设计方法,2.消除不必要的冗余，设计基本E-R图分析方法规范化理论,第3章数据库系统的设计方法,3.4数据库逻辑结构的设计,第3章数据库系统的设计方法,3.4.2概念模型向关系模型的转换实体集的转换规则一个实体集转换为关系模型中的一个关系，实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码，关系的结构是关系模式。,第3章数据库系统的设计方法,2.实体集间联系的转换规则(1)1:1联系的转换方法1)将1:1联系转换为一个独立的关系：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，且每个实体的码均是该关系的候选码。2)将1:1联系与某一端实体集所对应的关系合并，则需要在被合并关系中增加属性，其新增的属性为联系本身的属性和与联系相关的另一个实体集的码。,第3章数据库系统的设计方法,方案1：联系形成的关系独立存在：职工（职工号，姓名，年龄）产品（产品号，产品名，价格）负责（职工号，产品号）方案2：负责与职工两关系合并：职工（职工号，姓名，年龄，产品号）产品（产品号，产品名，价格）方案3：负责与产品两关系合并：职工（职工号，姓名，年龄）产品（产品号，产品名，价格，职工号）,第3章数据库系统的设计方法,(2)1:n联系的转换方法1)将联系转换为一个独立的关系，其关系的属性由与该联系相连的各实体集的码以及联系本身的属性组成，而该关系的码为n端实体集的码；2)在n端实体集中增加新属性，新属性由联系对应的1端实体集的码和联系自身的属性构成，新增属性后原关系的码不变。,第3章数据库系统的设计方法,方案1：联系形成的关系独立存在仓库（仓库号，地点，面积）产品（产品号，产品名，价格）仓储（仓库号，产品号，数量）方案2：联系形成的关系与n端对象合并仓库（仓库号，地点，面积）产品（产品号，产品名，价格，仓库号，数量）,第3章数据库系统的设计方法,(3)m:n联系的转换方法在向关系模型转换时，一个m:n联系转换为一个关系。转换方法为：与该联系相连的各实体集的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，新关系的码为两个相连实体码的组合（该码为多属性构成的组合码）。,第3章数据库系统的设计方法,学生（学号，姓名，年龄，性别）课程（课程号，课程名，学时数）选修（学号，课程号，成绩）,第3章数据库系统的设计方法,(4)三个或三个以上实体集间的多元联系的转换方法1)对于一对多的多元联系，转换为关系模型的方法是修改1端实体集对应的关系，即将与联系相关的其他实体集的码和联系自身的属性作为新属性加入到1端实体集中。2)对于多对多的多元联系，转换为关系模型的方法是新建一个独立的关系，该关系的属性