第五章：数据库设计

1、第五章 数据库设计一. 数据库设计概述2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系2什么是数据库设计？一. 数据库设计概述 数据库设计概念 对于给定的应用环境，构造（设计）优化的数据库逻辑模式和物理模式结构，并据此建立数据库及其应用系统，使之能有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求。2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系3一. 数据库设计概述 用户需求 信息管理要求 指在数据库中应该存储和管理哪些数据对象 数据操作要求 对数据库需要进行哪些操作2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系4一. 数据库设计概述 数据库设计目标 为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高

2、效率的运行环境2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系5一. 数据库设计概述 数据库设计的特点 数据库建设的基本规律 三分技术，七分管理，十二分基础数据 结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系6一. 数据库设计概述 数据库设计方法 新奥尔良法 基于E-R模型的数据库设计方法 3NF的设计方法 OOL2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系7二. 数据库设计步骤 参与人员 系统分析员 数据库设计人员 应用开发人员 数据库管理人员 用户代表2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系8二. 数据库设计步骤 六个阶段： 需求分析（

3、最困难、最耗时，了解用户需求） 概念结构设计（形成概念模型，设计关键） 逻辑结构设计（将概念模型转换为数据模型）2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系9二. 数据库设计步骤 六个阶段： 物理结构设计（确定存储结构和存取方法） 数据库实施（建库、编程、试运行） 数据库运行和维护（正式运行、评价、维护）2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系10二. 数据库设计步骤 1.需求分析： 通过调查明确用户需求 信息要求 处理要求 安全性和完整性要求 抽象为数据流图和数据字典2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系11二. 数据库设计步骤 1.需求分析： 具体步骤 首先调查组织机

4、构情况 然后调查各部门的业务活动情况 协助用户明确对新系统的各种要求 确定新系统的边界2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系12二. 数据库设计步骤 2.概念结构设计设计E-R图 特点： 能真实、充分地反映现实世界 易于理解 易于修改 易于转换成数据模型2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系13二. 数据库设计步骤 2.概念结构设计数据库设计的关键 步骤 设计局部E-R图 设计综合全局E-R图2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系14二. 数据库设计步骤-概念结构设计 例：学籍管理局部应用中主要涉及的实体包括学生、宿舍、班级、教师、课程。那么，这些实体之间的联系又

5、是怎样的呢？2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系15二. 数据库设计步骤-概念结构设计 联系 宿舍-学生 1：n 班级-学生 1：n 课程-教师 1：1 学生-课程 m：n2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系16二. 数据库设计步骤-概念结构设计2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系17宿舍学生住宿1 1n n宿舍号学号姓名管理1n 设计局部E-R图二. 数据库设计步骤-概念结构设计2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系18班级属于1 1n n班级号学号姓名成立时间 设计局部E-R图学生二. 数据库设计步骤-概念结构设计2021-10-15福州大学阳

6、光学院计算机工程系19学生学习m mn n学号课程号课程名姓名 设计局部E-R图课程成绩二. 数据库设计步骤-概念结构设计2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系20教师讲授1 11 1工号课程号课程名姓名 设计局部E-R图课程二. 数据库设计步骤2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系21教师讲授1 11 1工号课程号课程名姓名课程学生学习m m学号成绩n n班级属于1 1n n班级号学号姓名成立时间管理1n宿舍住宿n n宿舍号1 1综合局部E-R图二. 数据库设计步骤-概念结构设计 冲突 属性冲突 命名冲突 结构冲突2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系22二.

7、数据库设计步骤 3.逻辑结构设计将概念模型（ER图转换成逻辑模型） ER图转换成关系模型的原则 实体转换为关系模式 实体的属性作为关系模式的属性2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系23二. 数据库设计步骤 3.逻辑结构设计将概念模型（ER图转换成逻辑模型） ER图转换成关系模型的原则 实体的码即为关系模式的码 联系转换时遵循联系转换的原则2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系24二. 数据库设计步骤-逻辑结构设计 联系转换原则 1:n （含1:1） 把“1”方实体的主码放在“n”方实体中作为外码；若联系有属性也放入“n”方作为属性2021-10-15福州大学阳光学院计算机

8、工程系25二. 数据库设计步骤-逻辑结构设计 联系转换原则 m:n 独立成一个关系模式，双方实体的主码合并作为该关系模式的主码；双方实体的主码分别为该关系模式的外码；若联系有属性，则作为该关系模式的属性 2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系26二. 数据库设计步骤-逻辑结构设计 联系转换原则 实体内部1:n 在关系模式中新增加一个属性，作为联系该个体与其上级个体的外码 实体内部m:n 按m:n处理 三个以上实体间多元关系可转换为一个关系模式 具有相同码的关系模式可以合并2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系27二. 数据库设计步骤-逻辑结构设计 将ER图转换成关系模式 班

9、级（班级号，成立时间） 学生（学号，姓名，班级号，宿舍号，班长） 教师（工号，姓名） 课程（课程号，课程名，教师号） 宿舍（宿舍号） 学习（学号，课程号，成绩）2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系28二. 数据库设计步骤-逻辑结构设计 数据模式的优化 规范化处理 优点：消除异常 逆规范化 设计用户模式2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系29二. 数据库设计步骤 4.物理结构设计 从数据库的逻辑模式出发，设计一个可实现的、有效的物理数据库结构 主要任务 确定文件组织、分块技术、缓冲区大小及管理方式、数据库存储器上的分布等2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系30

10、二. 数据库设计步骤物理结构设计 设计步骤 确定数据库的物理结构 对物理结构进行评价。评价的重点是时间和空间效率2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系31二. 数据库设计步骤物理结构设计 设计方法 索引法 聚簇法 Hash法2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系32二. 数据库设计步骤 5.数据库的实施 参与人员 数据库设计人员 应用程序设计人员 用户等2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系33二. 数据库设计步骤数据库的实施 步骤 数据载入 编程、调试应用程序 数据库的试运行2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系34二. 数据库设计步骤数据库的使用和维

11、护 主要工作 数据库的安全性控制 数据库的转储和恢复 数据库性能监控、分析与改进 数据库的重组和重构2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系35二. 数据库设计步骤数据库的使用和维护 数据库重组 改善并改变数据库物理存储结构的过程 数据库重构 改变数据库逻辑结构的过程2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系36三、综合练习 学生运动会管理系统需求分析有如下描述 若干个班级,每个班属性包括:班级号、班级名、专业、人数。 每个班级有一个体育委员，负责本班本次运动会的组织工作 每个班级有若干运动员,运动员只能属于一个班,运动员属性包括:运动员号、姓名、性别、年龄2021-10-15福州大学阳光学院计算机工程系37三、综合练习 学生运动会管理系统需求分析有如下描述 有若干比赛项目,属性包括:项目号、名称