第08章数据库系统的开发与数据库设计

1、2022-6-11第八章数据库系统的开发第八章数据库系统的开发与数据库设计与数据库设计8.1 数据库设计概述数据库设计概述8.2 数据库设计常用方法数据库设计常用方法8.3 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤8.4 数据库应用系统的开发方法数据库应用系统的开发方法8.5 客户客户/服务器应用规划综述服务器应用规划综述2022-6-12第八章数据库系统的开发第八章数据库系统的开发与数据库设计与数据库设计任务：任务： l掌握数据库设计的概念结构设计和逻辑结构设掌握数据库设计的概念结构设计和逻辑结构设计内容计内容l了解数据库应用系统的开发方法了解数据库应用系统的开发方法l了解客户了解客户/服务

2、器应用规划；服务器应用规划；2022-6-138.1数据库设计概述数据库设计概述l 数据库设计的概念数据库设计的概念l数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造（设计）优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据（设计）优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求，包括信息和管理数据，满足各种用户的应用需求，包括信息管理要求和数据操作要求。管理要求和数据操作要求。l目标：为用户和各种应用系统提供一个信息基础设目标：为用户和各种应用系统提供一个信息基

3、础设施和高效率的运行环境。施和高效率的运行环境。2022-6-148.1数据库设计概述数据库设计概述l 数据库设计的定义数据库设计的定义l广义的是指基于数据库的应用系统或管理信息系统广义的是指基于数据库的应用系统或管理信息系统的设计，包括应用设计和数据库结构设计。的设计，包括应用设计和数据库结构设计。l狭义的是专指数据库模式或结构的设计。狭义的是专指数据库模式或结构的设计。2022-6-158.1数据库设计概述数据库设计概述l广义：数据库设计与数据库应用系统设计相结合广义：数据库设计与数据库应用系统设计相结合 。l即数据库设计包括两个方面：即数据库设计包括两个方面：结构特性结构特性的设计与的设

4、计与行为行为特性特性的设计。的设计。l结构特性结构特性的设计就是数据库框架和数据库结构设计。的设计就是数据库框架和数据库结构设计。l其结果是得到一个合理的数据模型，以反映真实的事务间的其结果是得到一个合理的数据模型，以反映真实的事务间的联系联系;l目的是汇总各用户的视图，尽量减少冗余，实现数据共享。目的是汇总各用户的视图，尽量减少冗余，实现数据共享。l结构特性是静态的，一旦成型之后，通常不再轻易变动。结构特性是静态的，一旦成型之后，通常不再轻易变动。l行为特性行为特性设计是指应用程序设计，如查询、报表处理等。它设计是指应用程序设计，如查询、报表处理等。它确定用户的行为和动作。确定用户的行为和动

5、作。l用户通过一定的行为与动作存取数据库和处理数据。用户通过一定的行为与动作存取数据库和处理数据。l行为特性现在多由面向对象的程序给出用户操作界面。行为特性现在多由面向对象的程序给出用户操作界面。 2022-6-168.1数据库设计概述数据库设计概述现实世界现实世界概念模型设计概念模型设计子模式设计子模式设计物理数据库设计物理数据库设计逻辑数据库设计逻辑数据库设计建立数据库建立数据库数据分析数据分析功能分析功能分析功能模型功能模型功能说明功能说明事务设计事务设计程序说明程序说明应用程序设计应用程序设计程序编码调试程序编码调试结构和行为分离的设计结构和行为分离的设计 2022-6-17l数据库建

6、设的基本规律数据库建设的基本规律l三分技术，七分管理，十二分基础数据三分技术，七分管理，十二分基础数据 l管理管理 数据库建设项目管理数据库建设项目管理 企业（即应用部门）的业务管理企业（即应用部门）的业务管理 l基础数据基础数据 收集、入库收集、入库 更新新的数据更新新的数据8.1数据库设计概述数据库设计概述2022-6-188.2数据库设计方法数据库设计方法l新奥尔良（新奥尔良（New Orleans）方法）方法将数据库设计分为若干阶段和步骤将数据库设计分为若干阶段和步骤 l基于基于E-R模型的数据库设计方法模型的数据库设计方法概念设计阶段广泛采用概念设计阶段广泛采用l3NF（第三范式）的

7、设计方法（第三范式）的设计方法逻辑阶段可采用的有效方法逻辑阶段可采用的有效方法 lODL（Object Definition Language）方法）方法面向对象的数据库设计方法面向对象的数据库设计方法2022-6-198.2数据库设计方法数据库设计方法l手工设计手工设计 l计算机辅助设计计算机辅助设计lORACLE Designer 2000lSYBASE PowerDesigner规范设计法规范设计法 2022-6-1108.3 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤l数据库设计分数据库设计分6个阶段个阶段l需求分析需求分析最困难、最耗费时间的一步最困难、最耗费时间的一步l概念结构设计概

8、念结构设计l逻辑结构设计逻辑结构设计l物理结构设计物理结构设计l数据库实施数据库实施l数据库运行和维护数据库运行和维护 l需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统 l逻辑逻辑设计和物理设计与选用的设计和物理设计与选用的DBMS密切相关密切相关2022-6-1118.3.1 需求分析阶段需求分析阶段l需求分析的任务需求分析的任务l需求分析的方法需求分析的方法l需求分析的步骤需求分析的步骤 2022-6-1128.3.1 需求分析阶段需求分析阶段需求分析的任务需求分析的任务l需求分析阶段的需求分析阶段的设计目标设计目标是通过详细调查现实是通过详细调查现实

9、世界要处理的对象（组织、部门、企业等），世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。需求，然后在此基础上确定新系统的功能。2022-6-1138.3.1 需求分析阶段需求分析阶段需求分析的任务需求分析的任务l调查的内容是数据与处理，即获得用户对数据库调查的内容是数据与处理，即获得用户对数据库的如下要求：的如下要求：l信息要求，指用户需要从数据库中获得信息的内容与性信息要求，指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质，在数据库中需要存储哪些数据。质，在数据库中需要存储哪些数据。l处理要

10、求，指用户要完成什么处理功能。对处理的响应处理要求，指用户要完成什么处理功能。对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。l安全性和完整性要求，安全性的意思是保护数据不被未安全性和完整性要求，安全性的意思是保护数据不被未授权的用户破坏，完整性的意思是保护数据不被授权的授权的用户破坏，完整性的意思是保护数据不被授权的用户破坏。用户破坏。 2022-6-1148.3.1 需求分析阶段需求分析阶段需求分析的方法需求分析的方法l调查与分析用户的需求一般要四步：调查与分析用户的需求一般要四步：l1调查组织机构情况。包括了解该组织的部门组成情况，

11、调查组织机构情况。包括了解该组织的部门组成情况，各部门的职责，为分析信息流程作准备。各部门的职责，为分析信息流程作准备。l2调查各部门的业务活动情况。包括了解各部门输入和使调查各部门的业务活动情况。包括了解各部门输入和使用什么数据，如何加工和处理这些数据、输出什么信息、用什么数据，如何加工和处理这些数据、输出什么信息、输出到什么部门、输出结果的格式是什么，这是调查的重输出到什么部门、输出结果的格式是什么，这是调查的重点。点。l3在熟悉了业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的在熟悉了业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求，包括信息要求、处理要求、完整性与安全性的各种要求，包括信息要求

12、、处理要求、完整性与安全性的要求。要求。l4最后对前面调查结果进行初步分析，确定系统的边界，最后对前面调查结果进行初步分析，确定系统的边界，即确定哪些工作由人工完成，哪些工作由计算机系统来完即确定哪些工作由人工完成，哪些工作由计算机系统来完成。成。 2022-6-1158.3.1 需求分析阶段需求分析阶段需求分析的步骤需求分析的步骤 l分析用户的活动分析用户的活动l确定新系统功能包括的范围确定新系统功能包括的范围l分析用户活动所涉及的数据分析用户活动所涉及的数据l分析系统数据。分析系统数据。 具体步骤的内容会在软件工程课程中讲解具体步骤的内容会在软件工程课程中讲解2022-6-1168.3.2

13、 概念结构设计阶段概念结构设计阶段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2022-6-1178.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段概念结构设计阶段的重要性概念结构设计阶段的重要性概念结构设计阶段的主要特点概念结构设计阶段的主要特点概念结构设计的方法概念结构设计的方法概念结构设计的工具概念结构设计的工具概念结构设计的步骤概念结构设计的步骤2022-6-1188.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段（一）（一）概念结构设计阶段的概念结构设计阶段的重要性重要性l整个数据库设计的关键。整个数据库设计的关键。l通过对用户需求进行综合、归纳与抽象

14、，形成一个通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体独立于具体DBMS的概念模型。的概念模型。2022-6-119 8.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段（二）概念结构反映的是信息世界的结构，（二）概念结构反映的是信息世界的结构，主要特点主要特点是：是：l能真实、充分反映现实世界，包括事物和事物之间的能真实、充分反映现实世界，包括事物和事物之间的联系。联系。l易于理解，可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见。易于理解，可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见。l易于更改，当环境和应用要求改变时，容易对概念模易于更改，当环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。型修改和扩充。l

15、易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。2022-6-1208.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l（三）概念结构设计四类方法（三）概念结构设计四类方法l自顶向下：先定义全局概念结构的框架，然后自顶向下：先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。逐步细化。2022-6-121l（三）概念结构设计四类方法（三）概念结构设计四类方法l自底向上：先定义局部应用的概念结构，再集自底向上：先定义局部应用的概念结构，再集合起来得到全局概念结构。合起来得到全局概念结构。8.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段2022-6-1228.3.2 概念结构设计阶段

16、概念结构设计阶段l（三）概念结构设计四类方法（三）概念结构设计四类方法l逐步扩张：先定义核心的概念结构，再扩充生逐步扩张：先定义核心的概念结构，再扩充生成其他概念结构，直至总体概念结构。成其他概念结构，直至总体概念结构。2022-6-123（三）（三）概念结构设计四类方法概念结构设计四类方法l（三）概念结构设计四类方法（三）概念结构设计四类方法l混合策略：将自顶向下和自底向上相结合，用混合策略：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，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。

17、部概念结构。2022-6-124概念结构设计常用策略概念结构设计常用策略l自顶向下地进行需求分析自顶向下地进行需求分析l自底向上地设计概念结构自底向上地设计概念结构2022-6-1258.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l（四）（四）概念结构设计的常用工具是概念结构设计的常用工具是E-R图图l确定实体；确定实体；l确定实体的属性；确定实体的属性；l确定实体的标识属性；确定实体的标识属性；l确定实体的联系和联系类型；确定实体的联系和联系类型；l画出表示概念模型的画出表示概念模型的E-R图；图；l确定实体间的依赖关系。确定实体间的依赖关系。2022-6-126 8.3.2 概念结构设计阶段

18、概念结构设计阶段l（五）自底向上设计概念结构的步骤（五）自底向上设计概念结构的步骤l第第1步：抽象数据并设计局部视图步：抽象数据并设计局部视图l第第2步：集成局部视图，得到全局概念结构步：集成局部视图，得到全局概念结构2022-6-1278.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l（五）自底向上设计概念结构的步骤（五）自底向上设计概念结构的步骤l局部视图设计局部视图设计(即分即分E-R图图)的步骤：的步骤：l选择局部应用选择局部应用l逐一设计分逐一设计分E-R图图2022-6-1288.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l（五）自底向上设计概念结构的步骤（五）自底向上设计概念结构的步骤

19、设计分设计分E-R图图l逐一设计分逐一设计分E-R图的任务图的任务l将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来l参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的主关键字。的主关键字。l确定实体之间的联系及其类型（确定实体之间的联系及其类型（1:1，1:n，m:n）l两条准则：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）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。据项，不能再由另一些属性组成。（2）属性不能与其他实

20、体具有联系。联系只发生在实体之间。）属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间。2022-6-1298.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段设计分设计分E-R图图2022-6-1308.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l视图的集成视图的集成l各个局部视图即分各个局部视图即分E-R图建立好后，还需要对图建立好后，还需要对它们进行合并，集成为一个整体的数据概念结它们进行合并，集成为一个整体的数据概念结构即总构即总E-R图。图。l集成局部集成局部E-R图的步骤图的步骤1. 合并合并2. 修改与重构修改与重构2022-6-1318.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l视图的集成

21、视图的集成l基本任务基本任务l消除不必要的冗余，设计生成基本消除不必要的冗余，设计生成基本E-R图图合并合并初步初步E-R图图分分E-R图图可能存在冗余的数据可能存在冗余的数据和冗余的实体间联系和冗余的实体间联系基本基本E-R图图消除不必要的冗余消除不必要的冗余2022-6-1328.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l视图的集成视图的集成l分分E-R图合并为初步图合并为初步E-R图时特别注意以下一些问题图时特别注意以下一些问题：l表示相同事物的实体名和属性名要统一表示相同事物的实体名和属性名要统一 l要消除同名异义和同义异名要消除同名异义和同义异名 l在不同的局部在不同的局部E-R图中

22、同一实体包含的属性可能有所区别，合图中同一实体包含的属性可能有所区别，合并时要统一实体并时要统一实体 l初步初步E-R图消除冗余后得到基本图消除冗余后得到基本E-R图的方法规范化图的方法规范化理论理论l函数依赖的概念提供了消除冗余联系的形式化工具函数依赖的概念提供了消除冗余联系的形式化工具2022-6-1338.3.2 概念结构设计阶段概念结构设计阶段l验证整体概念结构验证整体概念结构l视图集成后形成一个整体的数据库概念结构，对该整体概视图集成后形成一个整体的数据库概念结构，对该整体概念结构还必须进行进一步验证，确保它能够满足下列条件：念结构还必须进行进一步验证，确保它能够满足下列条件：l整体

23、概念结构内部必须具有一致性，不存在互相矛盾的整体概念结构内部必须具有一致性，不存在互相矛盾的表达表达l整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结构，包括整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结构，包括属性、实体及实体间的联系属性、实体及实体间的联系l整体概念结构能满足需求分析阶段所确定的所有要求整体概念结构能满足需求分析阶段所确定的所有要求2022-6-1348.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l逻辑结构设计的任务逻辑结构设计的任务l逻辑结构设计的步骤逻辑结构设计的步骤lE-R图向关系模型的转换图向关系模型的转换l转换内容转换内容l转换原则转换原则l数据模型的优化数据模型的优化l设计用户子

24、模式设计用户子模式2022-6-1358.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l（一）逻辑结构设计的任务一）逻辑结构设计的任务l把概念结构设计阶段设计好的基本把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构l（二）逻辑结构设计的步骤（二）逻辑结构设计的步骤l将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型l将转换来的关系、网状、层次模型向特定将转换来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下支持下的数据模型转换的数据模型转换l对数据模型进行优化对数据模型进行优化

25、2022-6-1368.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l（三）（三）E-R图向关系模型的转换图向关系模型的转换lE-R图向关系模型的转换要解决的问题图向关系模型的转换要解决的问题 l如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式l如何确定这些关系模式的属性和主关键字如何确定这些关系模式的属性和主关键字 l转换内容转换内容l将将E-R图转换为关系模型：将实体、实体的属性和实体图转换为关系模型：将实体、实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式之间的联系转换为关系模式。2022-6-1378.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l（三）（三） E-R图向关

26、系模型的转换图向关系模型的转换l实体的属性就是关系的属性，实体的主关键字就是关系的主关键字。实体的属性就是关系的属性，实体的主关键字就是关系的主关键字。l实体型间的联系有以下不同情况实体型间的联系有以下不同情况 ：l(1)一个一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。的关系模式合并。l转换为一个独立的关系模式转换为一个独立的关系模式l 与某一端实体对应的关系模式合并与某一端实体对应的关系模式合并l(2)一个一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端

27、对应的关端对应的关系模式合并。系模式合并。l 转换为一个独立的关系模式转换为一个独立的关系模式l与与n端对应的关系模式合并端对应的关系模式合并2022-6-1388.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l（三（三） E-R图向关系模型的转换图向关系模型的转换l(3) 一个一个m:n联系转换为一个关系模式。联系转换为一个关系模式。l例，例，“选修选修”联系是一个联系是一个m:n联系，可以将它转联系，可以将它转换为如下关系模式，其中学号与课程号为关系的组换为如下关系模式，其中学号与课程号为关系的组合码：合码：l选修（选修（学号学号，课程号课程号，成绩），成绩）2022-6-1398.3.3逻辑结

28、构设计阶段逻辑结构设计阶段l（三（三） E-R图向关系模型的转换图向关系模型的转换l(4)三个或三个以上实体间的一个三个或三个以上实体间的一个多元联系多元联系转转换为一个关系模式。换为一个关系模式。l例，例，“讲授讲授”联系是一个三元联系，可以将它转联系是一个三元联系，可以将它转换为如下关系模式，其中课程号、职工号和书号为换为如下关系模式，其中课程号、职工号和书号为关系的组合关键字：关系的组合关键字：讲授（讲授（课程号，职工号，书号课程号，职工号，书号）2022-6-1408.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l（三（三） E-R图向关系模型的转换图向关系模型的转换l(5)具有具有相同码相

29、同码的关系模式可合并的关系模式可合并l目的：减少系统中的关系个数目的：减少系统中的关系个数l合并方法：将其中一个关系模式的全部属性加合并方法：将其中一个关系模式的全部属性加入到另一个关系模式中，然后去掉其中的同义入到另一个关系模式中，然后去掉其中的同义属性（可能同名也可能不同名），并适当调整属性（可能同名也可能不同名），并适当调整属性的次序属性的次序2022-6-1418.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l逻辑结构设计阶段还需考虑的问题l确定各关系模式的主关键字，考虑实体完整性。确定各关系模式的主关键字，考虑实体完整性。l确定各关系模式的外部关键字，考虑参照完整性。确定各关系模式的外部关

30、键字，考虑参照完整性。l确定各关系模式中属性的约束、规则和默认值，考虑域确定各关系模式中属性的约束、规则和默认值，考虑域完整性。完整性。l考虑用户完整性。考虑用户完整性。l根据用户需求设计视图。根据用户需求设计视图。l考虑安全方案和用户使用权限。考虑安全方案和用户使用权限。2022-6-1428.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l（四）数据模型的优化（四）数据模型的优化l得到初步数据模型后，还应该适当地修改、调整数得到初步数据模型后，还应该适当地修改、调整数据模型的结构，以进一步提高数据库应用系统的性据模型的结构，以进一步提高数据库应用系统的性能，这就是能，这就是数据模型的优化数据模型的

31、优化l关系数据模型的优化通常以关系数据模型的优化通常以规范化理论规范化理论为指导为指导2022-6-1438.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l优化数据模型的步骤优化数据模型的步骤l确定数据依赖：按需求分析阶段所得到的语义，分别写出每个确定数据依赖：按需求分析阶段所得到的语义，分别写出每个关系模式内部各属性之间的数据依赖，以及不同关系模式属性关系模式内部各属性之间的数据依赖，以及不同关系模式属性之间数据依赖之间数据依赖l消除冗余的联系：对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小消除冗余的联系：对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。化处理，消除冗余的联系。l确定所属范式

32、：确定所属范式：l按照数据依赖的理论对关系模式逐一进行分析按照数据依赖的理论对关系模式逐一进行分析l考查是否存在部分函数依赖、传递函数依赖、多值依考查是否存在部分函数依赖、传递函数依赖、多值依赖等赖等l确定各关系模式分别属于第几范式确定各关系模式分别属于第几范式2022-6-1448.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l优化数据模型的步骤优化数据模型的步骤l按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，分析对于这样的应用环境这些模式是否合适，确定是分析对于这样的应用环境这些模式是否合适，确定是否要对它们进行合并或分解。否要对它们进行合并或分

33、解。注意：注意：并不是规范化程度越高的关系就越优，一般说并不是规范化程度越高的关系就越优，一般说来，第三范式就足够了来，第三范式就足够了2022-6-145例：在关系模式例：在关系模式 学生成绩单学生成绩单(学号学号,英语英语,数学数学,语文语文,平均成绩平均成绩) 中存在下列函数依赖：中存在下列函数依赖： 学号学号英语英语 学号学号数学数学 学号学号语文语文 学号学号平均成绩平均成绩 (英语英语, 数学数学, 语文语文)平均成绩平均成绩2022-6-146显然有：显然有： 学号学号(英语英语,数学数学,语文语文)因此该关系模式中存在传递函数信赖，是因此该关系模式中存在传递函数信赖，是2NF关

34、关系系 虽然平均成绩可以由其他属性推算出来，但如虽然平均成绩可以由其他属性推算出来，但如果应用中需要经常查询学生的平均成绩，为提高果应用中需要经常查询学生的平均成绩，为提高效率，仍然可保留该冗余数据，对关系模式不再效率，仍然可保留该冗余数据，对关系模式不再做进一步分解做进一步分解2022-6-147设计用户子模式设计用户子模式l定义用户外模式时应该注重的问题定义用户外模式时应该注重的问题 包括三个方面：包括三个方面： (1) 使用更符合用户习惯的别名使用更符合用户习惯的别名 (2) 针对不同级别的用户定义不同的针对不同级别的用户定义不同的View ，以满足系统对安全性的要求。以满足系统对安全性

35、的要求。 (3) 简化用户对系统的使用简化用户对系统的使用2022-6-1488.3.3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段l设计用户子模式设计用户子模式l定义用户外模式时应该注重的问题包括三个方定义用户外模式时应该注重的问题包括三个方面：面：l (1) 使用更符合用户习惯的别名使用更符合用户习惯的别名l (2) 针对不同级别的用户定义不同的针对不同级别的用户定义不同的View ，以满，以满足系统对安全性的要求。足系统对安全性的要求。l (3) 简化用户对系统的使用简化用户对系统的使用2022-6-1498.3.4 数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段z数据库物理设计的内容数据库物理设计的内容z数

36、据库物理设计的步骤数据库物理设计的步骤2022-6-1508.3.4 数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段数据库物理设计的内容是为逻辑数据模型选取数据库物理设计的内容是为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构，存储容量，设计索引，和设计备份策略，构，存储容量，设计索引，和设计备份策略，它依赖于给定的它依赖于给定的DBMS）2022-6-1518.3.4 数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段l数据库物理设计的步骤数据库物理设计的步骤l确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构指存

37、取方法和存储结构 l对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率间效率2022-6-1528.3.4 数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段l数据库物理设计的步骤：数据库物理设计的步骤：l确定数据库存储结构的内容确定数据库存储结构的内容l1. 确定数据的存放位置和存储结构确定数据的存放位置和存储结构 关系关系 索引索引 聚簇聚簇 日志日志 备份备份l2. 确定系统配置确定系统配置2022-6-1538.3.4 数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段l数据库物理设计的步骤数据库物理设计的步骤l确定数据存放位置和存储结构的因素确定数据存放位置和存储结构的因素l

38、存取时间存取时间l存储空间利用率存储空间利用率l维护代价维护代价 这三个方面常常是相互矛盾的这三个方面常常是相互矛盾的 例：消除一切冗余数据虽能够节约存储空间和减少例：消除一切冗余数据虽能够节约存储空间和减少维护代价，但往往会导致检索代价的增加。必须进维护代价，但往往会导致检索代价的增加。必须进行权衡，选择一个折中方案行权衡，选择一个折中方案2022-6-1548.3.4 数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段l数据库物理设计的步骤数据库物理设计的步骤lDBMS常用存取方法常用存取方法l索引方法索引方法l聚簇（聚簇（Cluster）方法）方法lHASH方法方法2022-6-1558.3.4 数据

39、库物理设计阶段数据库物理设计阶段l数据库物理设计的步骤数据库物理设计的步骤l评价方法（完全依赖于所选用的评价方法（完全依赖于所选用的DBMS ）l定量估算各种方案定量估算各种方案 存储空间存储空间 存取时间存取时间 维护代价维护代价l对估算结果进行权衡、比较，选择出一个较优的合对估算结果进行权衡、比较，选择出一个较优的合理的物理结构理的物理结构l如果该结构不符合用户需求，则需要修改设计如果该结构不符合用户需求，则需要修改设计2022-6-1568.3.5数据库实施阶段数据库实施阶段运用运用DBMS提供的数据库语言（如提供的数据库语言（如SQL）及宿）及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果主语

40、言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库建立数据库编制与调试应用程序编制与调试应用程序组织数据入库组织数据入库进行试运行进行试运行2022-6-1578.3.6 数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段数据库应用系统经过试运行并满足用户需求后数据库应用系统经过试运行并满足用户需求后即可投入正式运行即可投入正式运行l在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改调整与修改2022-6-158数据库设计的基本步骤（续）数据库设计的基本步骤（续）l设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个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

41、复阶段的不断反复l把数据库设计和对数据库中数据处理的设计紧把数据库设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来密结合起来l将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计以完善两方面的设计2022-6-159数据库设计各个阶段的设计描述2022-6-1608.4数据库应用系统的开发方法数据库应用系统的开发方法l结构化生命周期法结构化生命周期法l快速还原方法快速还原方法l面向对象设计方法面向对象设计方法2022-6-1618.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法z基本

42、思想：把系统开发看作是工程项目。基本思想：把系统开发看作是工程项目。z信息系统的生命周期信息系统的生命周期l确定系统需求；确定系统需求；l系统开发；系统开发；l系统安装配置；系统安装配置；l系统运行；系统运行；l系统切换。系统切换。z开发的进度安排开发的进度安排l规划、需求分析和设计约占规划、需求分析和设计约占1/3；l编程实现约占编程实现约占1/6；l测试约占测试约占1/2。1.系统调查及可行性分析；系统调查及可行性分析；2.系统分析（需求分析）；系统分析（需求分析）；3.概要设计（总体设计）；概要设计（总体设计）；4.详细设计（模块设计）；详细设计（模块设计）；5.系统实现（编程）；系统实

43、现（编程）；6.系统调试与试运行（测试）；系统调试与试运行（测试）；7.系统运行、评价与维护（运行）。系统运行、评价与维护（运行）。2022-6-1628.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法系统调查和可行性分析系统调查和可行性分析l这一阶段的任务是初步了解信息系统用户的组这一阶段的任务是初步了解信息系统用户的组织机构、业务范畴以及新系统的目标，并且做织机构、业务范畴以及新系统的目标，并且做出可行性分析，包括经济可行性、技术可行性出可行性分析，包括经济可行性、技术可行性和使用可行性。和使用可行性。2022-6-1638.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法需求分析和信息采集需求分析和信息采

44、集l准确、全面地采集准确、全面地采集信息是数据库应用规划和设信息是数据库应用规划和设计的必不可少的重要组成部分，要想确保在数计的必不可少的重要组成部分，要想确保在数据库应用开发的各个阶段所做出的重要决定都据库应用开发的各个阶段所做出的重要决定都是明智和正确的，那么做好这一步的工作就更是明智和正确的，那么做好这一步的工作就更加至关重要。加至关重要。2022-6-1648.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法总体设计总体设计l这一步的主要任务是把用户的信息要求统一到这一步的主要任务是把用户的信息要求统一到一个整体的逻辑结构或概念模式中，此结构能一个整体的逻辑结构或概念模式中，此结构能表达用户的要

45、求，并且独立于任何硬件和数据表达用户的要求，并且独立于任何硬件和数据库管理系统。这一步，从应用程序的角度来讲，库管理系统。这一步，从应用程序的角度来讲，要完成子系统的划分和功能模块的划分；从数要完成子系统的划分和功能模块的划分；从数据库的角度来讲要完成概念模型的设计。据库的角度来讲要完成概念模型的设计。2022-6-1658.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法详细设计详细设计l这一步同样是包括数据库设计和应用程序设计两这一步同样是包括数据库设计和应用程序设计两大部分。对数据库设计要根据具体的数据库管理大部分。对数据库设计要根据具体的数据库管理系统设计数据库、设计关系、考虑数据的完整性、系统

46、设计数据库、设计关系、考虑数据的完整性、考虑数据的安全和备份策略等。对应用程序设计考虑数据的安全和备份策略等。对应用程序设计要给出功能模块说明，考虑实施方法，设计存储要给出功能模块说明，考虑实施方法，设计存储过程等。过程等。2022-6-1668.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法编程编程l它根据上一步的设计结果进行具体实施，建立它根据上一步的设计结果进行具体实施，建立数据库并装入原始数据，建立存储过程，编写数据库并装入原始数据，建立存储过程，编写和调试应用程序代码等和调试应用程序代码等。2022-6-1678.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法调试与试运行调试与试运行l一般在编程阶段

47、都做了局部测试，现在各个子系一般在编程阶段都做了局部测试，现在各个子系统、各个模块要进行联合调试和测试，并试运行。统、各个模块要进行联合调试和测试，并试运行。在试运行阶段要广泛听取用户的意见，并根据运在试运行阶段要广泛听取用户的意见，并根据运行效果进行评估，修改系统的错误、改进系统的行效果进行评估，修改系统的错误、改进系统的性能。性能。2022-6-1688.4.1结构化生命周期法结构化生命周期法交给用户使用交给用户使用l最后一步是将系统交给用户使用，在使用的过程最后一步是将系统交给用户使用，在使用的过程中可能还会出现新的问题，甚至提出新的需求，中可能还会出现新的问题，甚至提出新的需求，所以还

48、要不断对系统进行评价和维护。数据库系所以还要不断对系统进行评价和维护。数据库系统的维护不是一朝一夕的事，只要数据库系统存统的维护不是一朝一夕的事，只要数据库系统存在，就要不断进行评价、调整、修改，直至数据在，就要不断进行评价、调整、修改，直至数据库生命周期结束，或完全重新设计为止。库生命周期结束，或完全重新设计为止。2022-6-1698.4.2快速还原方法快速还原方法l基本思想：依据原型进行快速开发，对存在的问基本思想：依据原型进行快速开发，对存在的问题进行反复的修正，直至形成用户满意的系统。题进行反复的修正，直至形成用户满意的系统。l基本步骤：基本步骤：l系统基本需求的确定；系统基本需求的确定；l对原型的功能选择；对原型的功能选择；l原型的构造与试用；原型的构造与试用；l原型的修改和完善。原型的修改和完善。2022-6-1708.4.3面向对象的方法面向对象的方法l基本思想：采用基于面向对象思想的一种分析基本思想：采用基于面向对象思想的一种分析和设计方法。和设计方法。l基本步骤：基本步骤：l系统分析时期；系统分析时期；l系统设计时期；系统设计时期；l系统实施时期。系统实施时期。2022-6-1718.4.3面向对象的方法面向对象的方法系统分