第讲数据库设计需求分析概念结构设计学习教案

1、会计学1第讲第讲 数据库设计需求数据库设计需求(xqi)分析概念结构分析概念结构设计设计第一页，共108页。数据库应用系统。n数据库是信息系统的核心和基础n数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在n数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分第1页/共108页第二页，共108页。第2页/共108页第三页，共108页。n2）应用程序设计(shj)第3页/共108页第四页，共108页。轻重的n主要参加需求分析(fnx)和数据库的运行维护n用户积极参与带来的好处n加速数据库设计n提高数据库设计的质量第4页/共108页第五页，共108页。第5页/共108页第六页，共108页

2、。第6页/共108页第七页，共108页。n设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。第7页/共108页第八页，共108页。n 逻辑结构设计阶段n将概念结构转换成具体的数据库产品支持的数据模型，并对其模型进行优化，形成数据库逻辑模式。n根据用户处理的要求、安全性考虑，在基本表上建立必要的视图，形成数据的外模式第8页/共108页第九页，共108页。n编制与调试应用程序n组织数据入库n并进行试运行n 数据库运行和维护阶段n正式运行，并不断对其进行评价、调整和修改。第9页/共108页第十页，共108页。分析(fnx)系统需求设计概念结构设计逻辑结构优化数据模型决策评价决策评价设计物理结

3、构决策评价实施数据库使用维护数据库6、数据库运行(ynxng)和维护阶段5、数据库实施(shsh)阶段4、数据库物理结构设计阶段3、逻辑结构设计阶段1、系统需求分析阶段2、概念结构设计阶段第10页/共108页第十一页，共108页。设计设计阶段阶段设设 计计 描描 述述数数 据据处处 理理需求需求分析分析数据字典、全系统中数据项、数据字典、全系统中数据项、数据流、数据存储的描述数据流、数据存储的描述数据流图和判定表（判定树）、数据字典中处数据流图和判定表（判定树）、数据字典中处理过程的描述理过程的描述逻辑逻辑结构结构设计设计概念模型（概念模型（E-RE-R图）图） 数据字典数据字典系统说明书包括

4、：系统说明书包括：新系统要求、新系统要求、 方案和概图方案和概图反映新系统信息反映新系统信息 流的数据流图流的数据流图概念概念结构结构设计设计某种数据模型某种数据模型 关系关系 非关系非关系系统结构图系统结构图（模块结构）（模块结构）物理物理设计设计存储安排存储安排方法选择方法选择存取路径建立存取路径建立模块设计模块设计IPOIPO表表实施实施阶段阶段编写模式编写模式装入数据装入数据数据库试运行数据库试运行程序编码、程序编码、编译联结、编译联结、测试测试运行运行维护维护性能监测、转储性能监测、转储/ /恢复恢复数据库重组和重构数据库重组和重构新旧系统转换、运行、维护（修正性、适应性、新旧系统转

5、换、运行、维护（修正性、适应性、改善性维护）改善性维护）CreatLoadIPO表输入：输出：处理：分区1分区2Main()ifthenend第11页/共108页第十二页，共108页。段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用第12页/共108页第十三页，共108页。第13页/共108页第十四页，共108页。第14页/共108页第十五页，共108页。第15页/共108页第十六页，共108页。至误解用户的需求。n新的硬件、软件技术的出现也会使需求发生变化。n解决方法n设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入地进行交流，才能逐步得以确定用户的实际需求第16页/共108页第十七页，共108页。第17

6、页/共108页第十八页，共108页。nn(4) 输入输出的部门第18页/共108页第十九页，共108页。n(2) 哪些活动由人工完成第19页/共108页第二十页，共108页。第20页/共108页第二十一页，共108页。n2. 响应时间n3. 安全性要求n4. 完整性要求n(4) 绘制数据流程图n(5) 编制数据字典第21页/共108页第二十二页，共108页。(3) 汉字平台n(4) 数据库管理系统；(5) 网络环境n6. 结构图表n(1) 组织机构图；(2) 组织间联系图；n(3) 各机构功能业务图n7. 数据图表n(1) 数据流程图；(2) 功能模块图；(3) 数据字典第22页/共108页第

7、二十三页，共108页。第23页/共108页第二十四页，共108页。机的用户建立数据库环境下的共同概念，并对设计工作(gngzu)的最后结果共同承担责任第24页/共108页第二十五页，共108页。n 请专人(zhunrn)介绍第25页/共108页第二十六页，共108页。n 查阅记录n查阅与原系统(xtng)有关的数据记录第26页/共108页第二十七页，共108页。第27页/共108页第二十八页，共108页。数据流数据流数据流数据流数据存储数据存储信息要求信息要求数据来源数据来源处理处理数据输出数据输出处理要求处理要求第28页/共108页第二十九页，共108页。成若干层次的数据流图n数据流图表达了

8、数据和处理过程的关系n（3）表达方法n处理过程：用判定表或判定树来描述n数据：用数据字典来描述n3将分析结果再次提交给用户，征得认可第29页/共108页第三十页，共108页。(shj)流从输入到输出的移动变换过程n是系统分析人员与用户进行交流的手段和系统设计的主要依据之一第30页/共108页第三十一页，共108页。n逻辑意义上的数据存储(cn ch)环节。n4）数据流n是描述系统信息处理功能有关的各种信息的载体，是各个加工环节进行处理和输出的数据集合。第31页/共108页第三十二页，共108页。第32页/共108页第三十三页，共108页。从数据存贮引出的数据流可以理解为读数据，双向数据流可以理

9、解为修改数据；n数据源点或终点，表示(biosh)图中出现数据的始发点或终止点，它在图中的出现仅仅是一种符号，并不需要以软件的形式进行设计和实现。第33页/共108页第三十四页，共108页。第34页/共108页第三十五页，共108页。n组通过进行进一步的需求调查，明确了该子系统的主要功能是进行学籍(xuj)管理和课程管理，包括学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况的管理。n参考数据库系统原理教程P188第35页/共108页第三十六页，共108页。第36页/共108页第三十七页，共108页。第37页/共108页第三十八页，共108页。n若干个数据项可以组成一个(y )数据结构n数据字典通过对数

10、据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。第38页/共108页第三十九页，共108页。n取值含义，与其他(qt)数据项的逻辑关系n取值范围、与其他(qt)数据项的逻辑关系定义了数据的完整性约束条件第39页/共108页第四十页，共108页。n对数据结构的描述(mio sh)n数据结构描述(mio sh)数据结构名，含义说明，n组成:数据项或数据结构第40页/共108页第四十一页，共108页。n平均流量，高峰期流量n数据流来源是说明该数据流来自哪个过程n数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去n平均流量是指在单位时间里的传输(chun sh)次数n高峰期流量则是指在高峰时期的数据流量第4

11、1页/共108页第四十二页，共108页。n流入的数据流：指出数据来源n流出的数据流：指出数据去向n数据量：每次存取多少数据，每天（或每小时、每周等）存取几次等信息n存取方法：批处理 / 联机处理；检索 / 更新；顺序检索 / 随机检索第42页/共108页第四十三页，共108页。n输入:数据流，输出:数据流，n处理:简要说明第43页/共108页第四十四页，共108页。少数据量）；响应时间要求等n处理要求是后面(hu mian)物理设计的输入及性能评价的标准第44页/共108页第四十五页，共108页。提供依据。第45页/共108页第四十六页，共108页。数据项： 学号含义说明： 唯一标识每个学生别

12、名： 学生编号类型： 字符型长度： 8取值范围： 00000000至99999999取值含义： 前两位标别该学生所在年级，后六位按顺序编号与其他数据项的逻辑关系：第46页/共108页第四十七页，共108页。数据结构： 学生含义说明：是学籍管理子系统的主体数据结构，定义了一个学生的有关信息组成： 学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级第47页/共108页第四十八页，共108页。数据流： 体检结果说明： 学生参加体格检查的最终结果数据流来源： 体检数据流去向： 批准组成： 平均流量： 高峰期流量： 第48页/共108页第四十九页，共108页。数据存储： 学生登记表说明： 记录学生的基本情况流入数据流

13、： 流出数据流： 组成： 数据量： 每年3000张存取方式： 随机存取第49页/共108页第五十页，共108页。处理过程： 分配宿舍说明： 为所有新生分配学生宿舍输入： 学生，宿舍，输出： 宿舍安排处理： 在新生报到后，为所有新生分配学生宿舍。要求同一间宿舍只能安排同一性别的学生，同一个学生只能安排在一个宿舍中。每个学生的居住面积不小于3平方米。安排新生宿舍其处理时间应不超过15分钟。第50页/共108页第五十一页，共108页。n收集将来应用所涉及的数据(shj)，设计者应充分考虑到可能的扩充和改变，使设计易于更改，系统易于扩充。n强调用户的参与，这是数据(shj)库应用系统设计的特点。第51

14、页/共108页第五十二页，共108页。概念概念设计设计阶段阶段需求分析阶段需求分析阶段熟悉(shx)业务活动明确(mngqu)用户需求确定(qudng)系统边界分析系统功能分析系统数据编写分析报告调查机构情况数据数据字典字典DD数据数据流程图流程图DFD数据库数据库设计人员设计人员用户用户第52页/共108页第五十三页，共108页。n概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。n概念结构设计是整个数据库设计的关键第53页/共108页第五十四页，共108页。现实世界现实世界机器世界机器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念结构设计概念结构设计第54页/共1

15、08页第五十五页，共108页。用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。n（4）易于向关系(gun x)、网状、层次等各种数据模型转换。第55页/共108页第五十六页，共108页。n首先(shuxin)定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构n混合策略n将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。第56页/共108页第五十七页，共108页。n第1步：抽象数据并设计局部(jb)视图n第2步：集成局部(jb)视图，得到全局概念结构第57页/共108页第五十八页，共108页

16、。逻辑逻辑设计设计阶段阶段概念设计阶段概念设计阶段合并(hbng)取消冲突修改(xigi)重构消除冗余数据数据(shj)字典字典DD数据数据流程图流程图DFD需求需求分析分析阶段阶段抽象数据设计局部视图局部局部E-R图图初步初步E-R图图总总E-R图图第58页/共108页第五十九页，共108页。第59页/共108页第六十页，共108页。n 逐一设计分E-R图n将局部应用中所用的数据从数据字典中抽取出来，参照(cnzho)数据流图，标定局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码，确定实体之间的联系及其类型。并对其进行必要的调整。第60页/共108页第六十一页，共108页。n以此为出发点，设计分E

17、-R图。第61页/共108页第六十二页，共108页。不太复杂，因此可以它们入手设计学生管理子系统的分E-R图。如果局部应用比较复杂，则可以从更下层的数据流图入手。第62页/共108页第六十三页，共108页。属性、标识实体的码n确定实体之间的联系及其类型（1:1，1:n，m:n）第63页/共108页第六十四页，共108页。n属性：n对象类型的组成成分(chng fn)可以抽象为实体的属性。组成成分(chng fn)与对象类型之间是“is part of的关系。n例：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生实体的属性。其中学号为标识学生实体的码。第64页/共108页第六十五页，共108页。实体的一个

18、属性，表明一个学生属于哪个系；而在另一种环境中，由于需要(xyo)考虑一个系的系主任、教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需要(xyo)作为实体了。第65页/共108页第六十六页，共108页。n符合上述两条特性的事物一般作为属性对待。n现实世界中的事物凡能够作为属性对待的，应尽量作为属性。第66页/共108页第六十七页，共108页。(sht)之间有联系，根据准则，这时把职称作为实体(sht)来处理会更合适些。第67页/共108页第六十八页，共108页。属性(shxng)准则进行必要的调整。第68页/共108页第六十九页，共108页。而一个学生只能属于一个班级，因此班级与学生之间也是1:n的

19、联系。n班主任与学生之间存在指导联系，一个班主任要教多名学生，而一个学生只对应一个班主任，因此班主任与学生之间也是1:n的联系。n而学生和他自己的档案材料之间，班级与班主任之间都是1:1的联系。第69页/共108页第七十页，共108页。第70页/共108页第七十一页，共108页。用，其中有用的部分已转入学生档案材料中，因此这里就不必作为实体了。第71页/共108页第七十二页，共108页。第72页/共108页第七十三页，共108页。数n班主任：职工号，姓名，性别，n是否为优秀班主任n宿舍：宿舍编号(bin ho)，地址，人数n其中有下划线的属性为实体的码。第73页/共108页第七十四页，共108

20、页。第74页/共108页第七十五页，共108页。n教科书：书号，书名，价钱n教室：教室编号(bin ho)，地址，容量第75页/共108页第七十六页，共108页。n(j chn)较关键的两个局部视图）n以后每次将一个新的局部视图集成(j chn)进来第76页/共108页第七十七页，共108页。逻辑逻辑设计设计阶段阶段概念设计阶段概念设计阶段合并(hbng)取消冲突修改重构消除冗余抽象数据设计局部视图局部局部E-R图图初步初步E-R图图基本基本E-R图图第77页/共108页第七十八页，共108页。各个局部应用所面向的问题不同；由不同的设计人员(rnyun)进行设计各个分E-R图之间必定会存在许多

21、不一致的地方第78页/共108页第七十九页，共108页。第79页/共108页第八十页，共108页。n通常用讨论、协商(xishng)等行政手段加以解决第80页/共108页第八十一页，共108页。(yngyng)）以出生日期形式表示学生的年龄，而另一些部门（即局部应用(yngyng)）用整数形式表示学生的年龄。（属性域冲突）n例3：n学生的身高，有的以米为单位，有的以厘米为单位，有的以尺为单位。（属性取值单位冲突）第81页/共108页第八十二页，共108页。n实体级、联系级上。其中属性的命名冲突更为常见。n命名冲突的解决方法n通过讨论、协商(xishng)等行政手段加以解决第82页/共108页第

22、八十三页，共108页。书称为课本n有的部门(bmn)则把教科书称为教材n异名同义（一义多名）第83页/共108页第八十四页，共108页。n“课程”在某一局部应用中被当作实体n在另一局部应用中则被当作属性第84页/共108页第八十五页，共108页。取各分E-R图中属性的并集，再适当设计属性的次序。第85页/共108页第八十六页，共108页。貌，学号）n合并后n学生（学号，姓名(xngmng)，出生日期，政治面貌，所在系，n年级，性别，平均成绩）第86页/共108页第八十七页，共108页。n例2：n在局部应用X中E1与E2发生联系，而在局部应用Y中E1、E2、E3三者之间有联系。第87页/共108

23、页第八十八页，共108页。(E-R)1(E-R)2(E-R)12合并两个合并两个(lin )分分 E-R 图时的综合图时的综合第88页/共108页第八十九页，共108页。度上属于异名同义，可以应将学籍管理中的班主任实体与课程管理中的教师实体统一称为教师。n统一后教师实体的属性构成为：n教师：职工号，姓名，性别，职称，n是否为优秀班主任第89页/共108页第九十页，共108页。学生之间的教学联系n可以将这两种联系综合为教学联系。n指导联系实际上可以包含在教学联系之中。第90页/共108页第九十一页，共108页。n在两个局部E-R图中，学生实体属性组成及次序都存在差异，应将所有属性综合，并重新调整次序。n假设调整结果为：n学生：学号，姓名，出生日期，年龄，n所在系，年级，平均成绩n解决上述冲突后，学籍管理分E-R图与课程管理分E-R图合并(hbng)为下图所示形式：第91页/共108页第九十二页，共108页。第92页/共108页第九十三页，共108页。逻辑逻辑设计设计阶段阶段概念设计阶段概念设计阶段合并(hbng)取消冲突修改重构消除冗余抽象数据设计局部视图局部局部E-R图