数据库原理与应用

1、 基本任务：准确地回答“系统必须做什么？”（软件范围）对系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。 在这个阶段结束时交出的文档是需求规格说明书（技术合同）。1、确定对系统的综合需求、确定对系统的综合需求 （1）系统功能要求）系统功能要求 ：划分出系统必须完成的所有功能；（2）系统性能要求）系统性能要求 ：联机响应时间、系统需要的存储容量、重新启动、安全性等；（3）可靠性和可用性要求）可靠性和可用性要求 ：可用性与可靠性密切相关，它量化了用户可以使用系统的程度。（4）出错处理需求）出错处理需求 ：这类需求说明系统对环境错误应该怎样响应。2、分析系统的数据要求、分析系统的数据要求 系统需要哪些数据，数

2、据之间有什么联系，数据由哪些数据元素组成。 DFD（数据流图）、DD（数据字典）、 E-R图（实体-联系）、数据的组成层次结构3、导出系统的逻辑模型、导出系统的逻辑模型 数据流程图、数据字典、主要算法。4、修正系统开发计划、修正系统开发计划 5、开发原型系统、开发原型系统（样机） 主要目的：主要目的：使用户通过实践获得关于未来的系统的更直接更具体的概念，更准确地提出和确定他们的要求。 主要理由：主要理由：（1）由于人的认识能力的局限，不能预先指定所有的要求；（2）在用户和系统分析员之间存在固有的通信鸿沟；（3）用户需要一个“活”的系统模型，以便获得实践经验；（4）在开发过程中重复和反复是必要的

3、和不可避免的；（5）目前有快速建立原型系统的工具可供选用。 主要问题：主要问题：增加了软件成本。3.2 3.2 分析过程分析过程1、沿数据流程图回溯从“输出端”到“输入端”回溯，分析数据元素。2、用户复查借助已有的数据流程图，帮助复查，再次完善数据流程图。3、细化数据流程图4、修正开发计划5、书写文档（1）需求规格说明：系统的概貌、功能要求、运行要求、将来可能的要求。 数据流图（DFD）、数据字典（DD）、数据结构（用图形工具的层次图、Warnier图表示）、处理逻辑说明（IPO图、结构化语言、判定树表）、数据存储（数据库、普通文件）（2）用户系统描述：初步的用户手册 （3）初步测试计划（4）

4、修正的开发计划 ：修正后的成本估计、资源使用计划、进度计划等。6、技术审查和管理复审。3.3 概念模型和规范化（数据库概要设计）概念模型和规范化（数据库概要设计）1、概念模型最常用的表示概念性数据模型的方法：实体联系方法(Entity-Relationship Approach)，简称E-R模型。模型。E-R模型包含三个基本成分：“实体实体”、“联系联系”、“属性属性”(1)实体：是客观世界中存在的、且可相互区分的事物。它可以是人或物，也可以是具体事物或抽象事物。例如：教师、学生、课程是实体。实体用矩形框表示，如：(2)联系：客观世界中的事物彼此之间有联系，描述实体与实体之间的关系。联系有三种

5、： 1：1（一对一联系） 例如：实体“校长”与“大学”之间的联系为“1：1”1：N（一对多联系） 例如：实体“学校”与“院系”之间的联系为“1:N ”M：N（多对多联系） 例如：实体“学生”与“课程”之间的联系为“M:N ”联系用菱形框表示。(3)属性：属性是实体或联系所具有的性质。通常一个实体或联系由若干属性来刻画。2、范式（Normal Forms) 关系规范化的目的：消除数据冗余，避免插入异常和删除异常。 几个重要概念：函数依赖(Functional Dependency) 完全函数依赖(Full Functional Dependency) 部分函数依赖(Partial Functio

6、nal Dependency) 传递函数依赖(Transitive Functional Dependency) 候选关键字(Candidate Key)主关键字(Prime Key)主属性(Prime Attribute)非主属性(Nonprime Attribute)关系规范化(Normalization): 第一范式（1NF）：不存在重复组和组项； 第二范式（2NF）：不存在非主属性对候选关键字的部分函数依赖； 第三范式（3NF）：不存在非主属性对候选关键字的传递函数依赖。 一般分解到第三范式即可。范式级别越高，存储同样的数据就需要分解成更多张表，存储过程越复杂，查询速度将下降（表的连接

7、的开销增大）。3.4 数据结构表示的图形工具一、表示数据结构的图形工具1、层次方框图 层次方框图用树形结构的一系列多层次的矩形框描绘数据的层次结构。 （1）顶层，完整的数据结构； （2）中间层，数据的子集划分； （3）最底层，数据的实际数据元素（不能再分解的元素，如编号、数量等“硬”数据）软件产品系统软件应用软件操作系统编译程序软件工具编辑程序测试驱动程序设计辅助工具2、Warnier图（法国科学家沃尼提出） （1）描绘信息的层次结构（一棵平置的树）； （2）能表达信息的逻辑关系（它可表示指出一类信息或一个信息量是重复出现的,也可以表示特定信息在某一类信息中是有条件地出现的）； （3）可由Wa

8、rnier图导出程序结构（ Warnier程序设计方法）。软件产品系统软件应用软件编辑程序（P1）软件工具编译程序（P2）操作系统（P1）测试驱动程序（P1）设计辅助工具（P1）二、表示数据处理的图形工具（需求分析中的算法描述工具）二、表示数据处理的图形工具（需求分析中的算法描述工具） 3、IPO（输入/处理/输出）图 作用：描述DFD中的处理逻辑（方便地描述输入数据、对数据的处理和输出数据之间的关系）。 基本形式：在左边的框中列出有关的输入数据，在中间的框内列出主要的处理，在右边的框内列出产生的输出数据。旧的主文件事务文件1、校验主记录2、校验事务记录3、更新事务记录有效的主记录有效的事务记

9、录更新后主文件输入输出处理3.4 需求分析文档 主要内容：需求规格说明书主要内容：需求规格说明书 需求规格说明书：需求规格说明书：是需求分析阶段产生的一份重要文档,它以一种一致的、无二义的方式准确表达用户的需求。 作用： （1）作为软件开发机构与用户之间一份事实上的技术合同书； （2）作为软件开发机构下一步进行设计和编码的基础； （3）作为测试和验收目标系统的依据。 另外两份文档：另外两份文档： 1 1、初步测试计划：、初步测试计划：包括对未来系统中的哪些功能和性能指标进行测试，以及达到何种要求。在后阶段的软件开发中，对这个测试计划要不断地修正和完善，并成相应阶段文档的一部分。 作用： （1）

10、早期考虑测试问题，能以较小的代价检测出需求规格说明书中存在的不可避免的错误； （2）作为后阶段测试文档形成的指导性文件。 2 2、用户系统描述：、用户系统描述：从用户使用系统的角度描述系统的功能和性能，用户使用系统的主要步骤和方法，以及系统用户的责任。初步的用户手册。 作用： （1）使用户从使用角度检查和审核目标系统，容易判断这个系统是否满足他们的需要； （2）使系统分析员从用户的角度考虑软件系统，进一步验证软件需求； （3）有了这份文档，审查和复审时容易发现系统分析员和用户之间不一致和误解的地方，有利于理解和沟通。1、验证对象：需求规格说明书（Software Requirements Sp

11、ecification)2、从哪些方面验证（1）一致性： SRS中陈述的需求没有与以前的文档发生冲突； SRS中陈述的各个需求之间没有发生冲突。（2）完整性： 未来系统所做的任何事情都包含在SRS的陈述中（包含用户要求的所有功能或性能）； SRS中没有被标识为“待定”的内容。（3）现实性： 用现有的硬软件技术可以实现。（4）有效性： SRS中陈述的每个需求都是可验证的，即当且仅当存在一个有限代价的过程（人工或机器）可以检查构造的软件产品是否符合用户的需求。3、验证方法（1）人工审查：需求规格说明书是用自然语言书写的；（2）用软件工具验证：需求规格说明书是用形式化的需求陈述语言（RSL）书写的。

12、 1977年密执安大学开发了PSL/PSA（问题陈述语言/问题陈述分析程序）系统： 用描述符描述信息系统； 创建一个数据库保存描述符； 对描述符施加增删改操作； 产生格式化的文档。（3）开发原型系统 什么是原型系统？什么是原型系统？ 某产品的模拟系统，反映产品的主要特性。 主要目的：主要目的：使用户通过实践获得关于未来的系统的更直接更具体的概念，更准确地提出和确定他们的要求。 主要优点：主要优点：（1）有利于明确需求：用户在原型系统上获得实践经验，可与分析员一起进一步明确需求；（2）有利于沟通：在用户和系统分析员之间存在固有的通信鸿沟；（3）有利于用户培训：是一个较早为用户学习培训的工具；（4

13、）可由原型系统演化为是终系统；主要策略：主要策略： 废弃型：探索、实践； 演化型：演化为最终产品。主要问题：主要问题：增加了软件成本。使用工具：使用工具：第四代语言和超高级语言1GL：机器语言（支持数字和字符的数据结构类型）2GL：汇编语言（同上）3GL：算法语言（支持记录和文件的数据结构类型）4GL：支持数据库结构的数据类型，可以向用户提供数据库的建立、修改、操作等命令。第四代语言的特点：第四代语言的特点：1、与用户是友好的；2、非计算机专门人员也可方便地使用；3、编程语言数量只有第三代语言的确良/10；4、非过程化编程；5、有自动工具：数据库创建工具、报表生成器、屏幕设计工具、SQL语言自

14、动生成、菜单生成器、决策支持工具等；6、容易进行结构化程序设计；7、所写的程序容易理解和修改。样例：系统需求规格说明书（Software Requirements SpecificationSoftware Requirements Specification) 1、引言 1.1 编写目的 说明编写本需求分析规格说明书的目的. 1.2 背景说明 (1)给出待开发的软件产品的名称; (2)说明本项目的提出者,开发者和用户; (3)说明该软件产品将做什么,如有必要,说明不做什么. 1.3 术语定义 列出本文档中所用的专门术语的定义,和外文首字母组词的原词组. 1.4 参考资料 列出本文档所引用的全

15、部资料,包括标题、版本号、出版日期、出版单位等.2、概述 2.1 功能概述 叙述待开发软件产品将完成的主要功能,并且用系统流程图来表示各功能及其相互之间的关系. 2.2 约束 叙述对系统设计产生影响的限制条件,如硬件限制、与其它应用的接口、安全保密等.系统需求规格说明书（Software Requirements Specification)Software Requirements Specification) 3、数据流图与数据字典 3.1 数据流图 3.1.1 数据流图1 (1)画出该数据流图 (2)加工说明 (a)编号 (b)加工名 (c)输入流 (d)输出流 (e)加工逻辑 3.1.

16、2 数据流图2 3.2 数据字典 3.2.1 文件说明 说明文件的成分及其组织方式. 3.2.2 数据项说明 系统需求规格说明书（Software Requirements Specification)Software Requirements Specification) 3.2.2 数据项说明 以表格的形式说明每一数据项,格式如下表所示:4、接口 4.1 用户接口 说明人机界面的需求,包括 (1)屏幕格式; (2)报表的页面打印格式及内容; (3)可用的功能键及鼠标. 4.2 硬件接口 说明该软件产品与硬件之间各接口的逻辑特点及运行该软件的硬件设备特征. 4.3 软件接口 说明该软件产品与

17、其它软件之间接口,对每个需要的软件产品应提供: (1)名称 (2)规格说明 (3)版本号系统需求规格说明书（Software Requirements Specification)Software Requirements Specification) 5、性能需求 5. 1 精度 逐项说明对各项输入数据和输出数据达到的精度，包括传输中的精度要求. 5.2 时间特征 定量地说明本软件的时间特征，如响应时间、更新处理时间、数据传输和转换时间、计算时间等. 5.3 灵活性 说明本软件所具有的灵活性，即当用户需求（如对操作方式、运行环境、结果精度、时间特征等要 求）有些变化时，本软件的适应能力. 6、属性 6.1 可使用性 规定某些需求,如检查点、恢复方法和重启动性，以确保软件可使用性. 6.2 保密性 规定保护软件的要素. 6.3 可维护性 规定确保软件是可维护的需求. 6.4 可移值性 规定用户程序、用户接口的兼容方面的约束.系统需求规格说明书（Software Requirements