DBSCH07-数据库设计ppt课件

1、第七章 数据库设计本章要求：1、掌握数据库设计的根本步骤2、掌握各阶段的义务、方法和常用的技术手段3、可以针对小型运用问题进展数据库设计和实现1.本章内容：1 数据库设计概述2 需求分析3 概念构造设计4 逻辑构造设计5 数据库的物理设计6 数据库的实施和维护2.1 数据库设计概述 数据库设计是指对一个给定的运用环境，构造优化的数据库方式，建立数据库及其运用系统，使之可以有效地存取数据，满足用户的运用需求。 数据库设计的目的是为用户提供一个针对详细运用的高效的数据管理和操作环境。一、数据库设计的特点 大型数据库的设计和开发是涉及多学科的综合性技术，其主要特点表达在： “三分技术，七分管理，十二

2、分根底数据 数据构造设计和处置行为设计相结合3.二、数据库设计方法 进展数据库设计需求多方面的技术和知识，包括：计算机根底知识 软件工程的原理和方法程序设计方法和技巧 数据库根本知识数据库设计技术 运用领域的知识4.二、数据库设计方法1、新奥尔良方法 该方法将数据库设计分为需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计四个阶段，运用软件工程的方法，经过一定的辅助手段实现每一过程。2、E-R模型法 用E-R模型来描画数据库的概念模型，是概念设计阶段常用的方法。5.3、3NF设计法 用关系数据库实际设计数据库的逻辑方式，并使每个方式最低为3NF，是逻辑设计阶段常用的方法。4、ODLObject Defin

3、ition Language法 用面向对象的概念和术语来描画数据库的对象构造，以建立面向对象的数据库。 随着技术的提高，传统的手工方式已不能满足数据库设计的需求，数据库设计工具曾经适用化和产品化，如： ORACLE 公司 Designer 2000 Sybase 公司的PowerDesigner三、数据库设计的根本步骤6.需求搜集和分析运用需求(数据、处置)设计概念构造设计逻辑构造数据模型优化设计物理构造评价设计、性能检测物理实现实验性运转运用、维护数据库转换规那么、DBMS功能、优化方法运用要求、DBMS详细特征需求分析阶段概念设计阶段逻辑设计阶段物理设计阶段数据库实施阶段数据库运转、维护不

4、称心7.设计阶 段 设 计 描 述数 据处 理需求分 析 数据字典、全系统中数据项、 数据流、数据存储的描画数据流图和断定表断定树、数据字典中处置过程的描画 概念模型E-R图 数据字典 系统阐明书包括： 新系统要求、 方案和概图 反映新系统信息 流的数据流图 某种数据模型 关系 非关系 系统构造图 模块构造 存储安排 方法选择 存取途径建立 模块设计 IPO表实施阶段 编写方式 装入数据 数据库试运转 程序编码、 编译结合、 测试运转、维护 性能监测、转储/恢复 数据库重组和重构 新旧系统转换、运转、维护修正性、顺应性、改善性维护IPO表输入：输出：处置：CreatLoadMain( )ift

5、henend 分区1 分区2概念构造设计逻辑构造设计物理设计8.2 需求分析 了解将要开发的系统要管理什么样的数据数据要求、对这些数据要进展怎样的处置处置要求、系统的平安性和完好性方面有什么样的要求等。 要彻底弄清这些情况往往是很困难的。由于用户能够不知道计算机能做什么，不能做什么，往往不能准确、全面地表达本人的需求，而设计员能够不了解领域专业知识，不可以准确领会用户的意图。因此必需经过充分交流、讨论才干达成共识。一、需求分析的义务9.二、需求分析的方法调查组织机构情况了解该组织的部门组成情况，各部门的职责，为分析信息流程做预备调查各部门的业务活动情况(重点了解各部门的输入和运用什么样的数据如

6、何加工这些数据输出什么信息输出到什么部门信息输出结果的格式需求分析步骤：10.协助用户明确对新系统的各种要求重点信息要求、处置要求、平安性与完好性要求确定新系统的边境确定那些由计算机来完成，那些由人工来完成。11.需求分析调查方法：跟班作业 参与业务任务来了解业务活动的情况，此种方法可以准确地了解用户的需求，但是比较耗费时间。开会调查 召集用户开座谈会，了解业务活动情况，座谈时，参与者之间可以相互启发。请专人引见 请熟习业务情况的专家或用户代表引见业务情况。12.讯问 对尚存有疑惑的问题，或用户没有提出但以为应该思索的问题，可随时讯问。设计调查表请用户填写 假设调查表设计的合理，这种方法是很有

7、效，也易于为用户接受。查阅记录 经过查阅业务活动记录和各种数据报表，了解业务的活动内容和规律。 做需求调查时，往往需求同时采用上述多种方法。但是无论采用何种方法，都需求用户的配合。13.需求分析结果的表示 了解用户需求后，经过分析和总结，将需求分析结果用数据流图和数据字典表示出来。14. 数据流图用于描画信息在系统中流动和处置的情况，它是逻辑系统的图形表示。设计人员将他对系统的认识和想象用数据流图描画出来，供人们审查、确认和参阅。设计数据流图时只需思索系统要完成的根本逻辑功能，不用思索如何详细地实现这些功能。三、数据流图Data Flow Diagram，DFD)15. 由于数据流图不包含任何

8、物理实现的细节，所以即使是非计算机人员也容易了解和评价。 数据流图中的数据用数据字典描画，而处置普通用断定树来表示。数据流图中的处置可以是一个简单的处置程序，也可以是一个复杂的处置过程。16.数据流图中的符号数据源点或终点数据加工或处置数据存储数据流T*ABC同时输入A、B后变成CT+ABC输入A或/和B后变成CT+ABC仅输入A、B之一后变成CT*将A变成B和CABCT+ABC将A变成B或/和CT+ABC将A变成B或C之一17.举例： 对某工厂仓库和采购部两个部门，要开发一个定货系统，了解到如下业务情况： 仓库管理员将零件入库或出库称为事务，当发现库存数量小于临界值时，自动生成定货信息，包括

9、零件编号、称号、数量、目前价钱、主供货者、次供货者。根据定货信息生成定货报表交采购员采购零件。18.举例：仓库管理员定货系统采购员出入库单定货报表仓库管理员出入库单1事务处置2产生报表采购员定货报表库存清单库存清单D1定货信息D2定货信息定货信息明细帐D0明细信息19.仓库管理员出入库单1.1接纳事务2产生报表采购员定货报表库存清单库存清单D1定货信息D2定货信息定货信息明细信息1.2更新库存1.3处置定货明细帐D0明细信息20.四、数据字典Data Dictionary，DD 数据流图表达了数据和处置的关系，数据字典那么是系统中各类数据描画的集合，是进展详细的数据搜集和分析之后所获得的主要成

10、果，数据字典在数据库设计中占有很重要的作用。数据字典通常包括数据项、数据构造、数据流、数据存储和处置过程五个部分。21.1. 数据项 数据项是不可再分的数据单位。数据项的描画为：数据项描画= 数据项名，数据项含义阐明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其它数据项的逻辑关系，数据项之间的联络 22.2. 数据构造 数据构造可以由数据项或其它数据构造组成，用于反映数据之间的组合关系。数据构造的描画为：数据构造描画= 数据构造名，含义阐明，组成:数据项或数据构造23.3. 数据流是数据构造在系统内的传输途径，描画为：数据流描画= 数据流名，阐明，数据流来源，数据流去向，组成：数据构造，平均

11、流量，顶峰期流量数据流来源是阐明该数据流来自哪个过程数据流去向是阐明该数据流将到哪个过程去平均流量是指在单位时间每天、每周、每月等里的传输次数顶峰期流量那么是指在顶峰时期的数据流量24.4. 数据存储是数据构造停留或保管的地方，也是数据流的来源和去向之一。可以是手工文档或手工凭单，也可以是计算机文档。数据存储描画= 数据存储名，阐明，编号，输入的数据流，输出的数据流，组成：数据构造，数据量，存取频度，存取方式 流入的数据流：指出数据来源流出的数据流：指出数据去向数据量：每次存取多少数据，每天或每小时、每周等存取几次等信息存取方法：批处置 / 联机处置；检索 / 更新；顺序检索 / 随机检索25

12、.简要阐明：阐明该处置过程的功能及处置要求，功能是指该处置过程用来干什么处置要求包括处置频度要求，如单位时间里处置多少事务、多少数据量、呼应时间。5. 处置过程对处置过程进展简明扼要的描画，详细处置逻辑用断定树表示。处置过程描画= 处置过程名，阐明，输入： 数据流，输出： 数据流 ，处置： 简要阐明 26.举例：数据项称号 阐明 类型 长度 取值 取值含义编号 独一地标识某 字符 4 0101 前两位为类别 零件的关键字 0899 后两位为序号称号 零件称号 字符 20 数量 某种零件 数字 在D0中, 负数表示 的数量 出库价钱 目前价钱 数字 6,2主商 主供货商 字符 20 次商 次供货

13、商 字符 20操作员 管理员 字符 8审批指点 字符 8经手人 字符 8 采购员，领取人日期 日期 27.数据存储称号 阐明 入流 出流 组成 存取方式出入 外部 管理 接纳 编号,称号,数量,经手人, 留存 库单 员 事务 审批指点 D0 明细 更新 日期,编号,数量,操作员 联机 帐 库存D1 库存 更新 定货 编号,称号,数量,价钱,主商, 联机 清单 库存 处置 次商 D2 定货 定货 产生 上述项+操作员,经手人, 联机 信息 处置 报表 日期定货 外部 产生 采购 同上 留存根报表 报表 员28.处置过程 输入 输出 功能接纳事务 出入库单 明细信息 显示界面接纳数据生成明细 信息

14、更新库存 明细信息 D0,D1 根据明细信息登记明细帐并 修正库存清单处置定货 D1 D2 当库存数量低于预设的阈值 时生成定货信息，每天1次产生报表 D2 定货报表 将定货信息以规定的报表格 式输出2份 ，每天1次 处置过程 29.五、断定树 以树型构造描画复杂处置过程中的详细处置细节，给出条件与处置方法之间的对应关系。 如飞机行李费计算方法可描画如下：行李费算法行李分量W30 行李分量W30 国内乘客外国乘客头等仓其他仓头等仓其他仓残疾乘客 - (W-30)2正常乘客 - (W-30)4免费残疾乘客 - (W-30)3正常乘客 - (W-30)6残疾乘客 - (W-30)4正常乘客 - (

15、W-30)8残疾乘客 - (W-30)6正常乘客 - (W-30)1230.什么是概念构造设计?需求分析阶段描画的用户运用需求是现实世界的详细需求将需求分析得到的用户需求笼统为信息构造即概念模型的过程就是概念构造设计概念构造是各种数据模型的共同根底，它比数据模型更独立于机器、更笼统，从而更加稳定。概念构造设计是整个数据库设计的关键3 概念构造设计31.能真实充分地反映客观世界，包括事物和事物之间的联络，满足用户对数据的处置要求易于了解 从而可以用它和不熟习计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计胜利的关键。易于更改 当运用环境和运用要求改动时，容易对概念模型修正和扩展。易于向关系、网

16、状、层次等各种数据模型转换 将需求分析得到的用户需求笼统为信息构造即概念模型的过程就是概念构造设计。一、概念构造的主要特点：描画概念构造模型的常用工具是ER图。32.二、概念构造设计的方法与步骤自顶向下 先定义各全局概念框架，然后逐渐细化， P210图7.7a。自底向上 先定义各部分运用的概念框架，然后将它们集中起来，得到全局概念构造， P210图7.7b。逐渐扩张 先定义最重要的中心概念构造，然后向外扩展，以滚雪球的方式逐渐生成其它概念构造，直至总体概念构造， P210图7.7c。混合战略 将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下战略设计一个全局的概念构造框架，以它为骨架集成由底向上战略中设计

17、的各部分概念框架。33.需求需求1需求n需求1.1需求1.2需求n.1需求n.2.概念方式1.1概念方式1.2概念方式n.1概念方式n.2概念方式1.概念方式n全局概念方式需求分析(自顶向下)概念构造设计(自底向上)常用方法：自顶向下分析需求与自底向上设计概念构造P211图7.834.需求分析DFDDD数据笼统、部分视图的设计视图集成分E-R图总E-R图逻辑构造设计前往用户征求意见直到称心为止概念构造设计步骤35.三、数据笼统与部分视图设计分类 定义具有某些共同特性和行为的一组对象的类型即定义实体。聚集 定义某一类型的组成成分即描画实体的构成成分 - 型。概括 定义类型之间的一种子集联络。如学

18、生是一个实体型，本科生、研讨生也分别是一个实体型。本科生和研讨生是学生的子集，学生是超类(Superclass)，本科生、研讨生是子类(Subclass) 笼统就是选取需求关注的人、物、事和概念的特性，用各种概念准确地加以描画。 笼统的方法36. 概念构造设计就是利用笼统机制，将需求分析得到的数据进展分类、聚集、概括，确定系统有哪些实体，各实体由哪些属性组成，实体间能否有子集关系，以及实体之间是1:1、1:n还是m:n联络，实体的码是什么，并用分E-R图表示出来。 通常的做法是： 对每一个相对独立的子系统，根据其数据流图和数据字典，设计出ER图。 关于一个对象是作为“属性，还是作为“实体，参照

19、214页图7.15及相关阐明。37.四、视图的集成 多个分E-R图一次集成 复杂，难度大 逐渐集成 用累加的方法一次集成两个分E-R图 每次只集成两个分E-R图，可以降低复杂度 无论采用以上那种方式，每次集成部分E-R图都要分两步走合并 处理各分E-R图的冲突，将各分E-R图合并起来生成初步的E-R图。 各子系统的分E-R图设计好之后，就要将各分E-R图综合成一个系统的总E-R图。视图集成的方式有两种：38.属性冲突 属性类型、表示或计量单位冲突命名冲突 同名异义和异名同义构造冲突 同一对象在不同运用上有不同的笼统，同一实体在不同的分E-R图中所包含的属性个数和属性陈列次序不完全一样。修正和重

20、构 消除不用要的冗余属性或联络，生成根本E-R图。方法：1. 分析方法：即以数据字典和数据流图为根据，根据数据字典中关于数据项之间的逻辑关系的阐明来消除冗余。P222图7.28。2. 用规范化实际中函数依赖的概念来消除冗余39. 用规范化实际中函数依赖的来消除冗余的方法如下：确定分E-R图实体之间的数据依赖 实体之间的1:1、1:n或m:n联络可以用实体码之间的函数依赖来表示求函数依赖集Fl的最小覆盖Gl，差集为 D= Fl - Gl 逐一检查D中的函数依赖，确定能否是冗余的联络，假设是就去掉.40.留意的问题：冗余的联络一定在D中，但D中的联络不一定是冗余的当实体之间存在多种联络时，要将实体

21、之间的联络在方式上加以区分41.4 逻辑构造设计逻辑构造分三步进展： 将概念构造转换成普通的关系、层次、网状模型 将转换来的关系、层次、网状模型向特定的DBMS支持下的数据模型转换 对数据模型进展优化概念构造根本E-R图普通数据模型关系、层次、网状特定的DBMS支持下的数据模型优化的数据模型转换规那么DBMS的特点和限制优化方法42.一、E-R图向关系模型的转换 将E-R图中的实体、属性和实体之间的联络转换为关系方式，这种转换遵照如下规那么：(1) 一个实体转换成一个关系方式。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。(2) 对于实体间的联络那么有以下几种情况：1:1联络如：队长学员队任

22、职11上任时间43.可以转换为一个独立的关系方式。 该关系的属性由两端实体的码和联络的属性构成，任一端实体的码均可作为该关系的候选码，并分别是外码。 队长编号，姓名，性别 学员队队号，队名，人数 任职编号，队号，上任时间可以与任一端对应的关系方式合并。 在某一端关系方式中参与另一端实体的码及联络本身的属性。另一端实体的码成为外码。 队长编号，姓名，性别，队号，上任时间或 学员队队号，队名，人数，编号，上任时间44.1:n 联络可以转换为一个独立的关系方式。 该关系的属性由两端实体的码和联络的属性构成，关系的码为 n 端实体的码，两端实体的码分别是外码。 任务职工号，仓库号，调入时间可以与n 端

23、对应的关系方式合并。 在n 端关系方式中参与1端实体的码及联络本身的属性。1端实体的码成为外码。 职工职工号，姓名，仓库号，调入时间如：仓库职工任务1n调入时间45.n:m 联络转换为一个独立的关系方式。 该关系的属性由两端实体的码和联络的属性构成，两端实体的码共同组成关系的码，两端实体的码分别是外码。 选修学号，课程号，成果如：课程学生选修nm成果46.多元联络转换为一个独立的关系方式。 该关系的属性由各实体的码和联络的属性构成，各实体的码共同组成关系的码，各实体的码分别是外码。 供应产品号，供应商号，零件号，供应量如：产品零件供应nm供应商供应量p具有一样码的关系方式可以合并。47.二、数

24、据模型的优化确定数据依赖。根据语义写出各关系方式中属性间的数据依赖。对各关系方式的数据依赖集进展极小化处置，消除冗余的联络。方法见P222下部。按照数据依赖的实际对关系方式逐一进展分析，调查能否存在部分函数依赖、传送函数依赖，多值函数依赖等，确定各关系方式属于第几范式。按照需求分析阶段得到的处置要求，分析这些方式对于这样的运用环境能否适宜，确定对某些方式能否要进展合并或分解。48.对关系方式进展必要的分解，提高数据操作的效率和存储空间的利用率。常用的分解方法是程度分解和垂直分解。三、设计用户子方式运用更符合用户习惯的别名可以对不同级别的用户定义不同的View，以保证系统的平安性简化用户对系统的操作 普通DBMS都提供了视图的概念，可利用这一功能为部分用户设计更适宜的用户外方式，并思索以下要素：49.5 物理构造设计数据库的物理设计通常分为两步： 确定数据库的物理构造存取方法和存储构造 对物理构造进展评价，重点是时间和空间效率一、数据库的物理设计的内容和方法 对于数据库的查询事务，需求得到如下信息： 查询的关系 查询条件所涉及到的属性 衔接条件所涉及到的属性 查询的投影属性50.对于数据更新事务，需求得到如下信息： 被更新的关系 每个关系