数据库技术及应用06数据库系统的分析与设计课件

1、目录第一节 数据库设计的概述 第二节 需求分析第三节 数据库概念结构设计第四节 数据库逻辑设计第五节 数据库设计的概述 第六节 数据库的实施和维护 机械工业出版社 06.1 数据库设计的概述 6.1.1数据库设计的任务和内容6.1.1.1 数据库设计的任务机械工业出版社 16.1.1.2 数据库设计的内容1数据库的结构设计2数据库的行为设计6.1.2数据库设计的方法机械工业出版社 2现实世界数据分析用户业务活动分析概念设计功能模型逻辑设计事务设计物理设计程序说明子模式设计应用程序设计加载试验数据程序编码调试性能考核满意?是否加载数据库运行和维护图6-2 数据库设计的全过程机械工业出版社 36.

2、1.3数据库设计的步骤数据库的运行与维护1需求分析数据库的实施物理结构设计概念结构设计逻辑结构设计Text机械工业出版社 4图6-3 数据库执行过程机械工业出版社 56.1.4 数据库设计的工具 1. Oracle公司的Oracle Designer 2. Sybase公司的Power Designer 3. CA公司的ERwin 4北大青鸟公司的青鸟CASE工具6.2需求分析6.2.1需求分析的任务6.2.2需求分析的方法 机械工业出版社 6(a)自顶向下的需求分析(b)自底向上的需求分析需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求图6-4 需求分析方法机械工业出版社 76.2.

3、2.1数据流图 数据流图（Data Flow Diagram，DFD），数据流描述系统中数据流动的过程，反映的是加工处理的对象。数据流图主要成分有四种：数据流、数据存储、加工、数据的源点和终点。数据流数据流数据来源处理数据输出处理要求信息要求数据存储图6-5系统高层抽象图机械工业出版社 86.2.2.2数据字典 数据字典通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理5个部分: 数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系数据结构描述数据结构名，含义说明，组成：数据项和数据结构数据流描述数据流名，含义说明，数据流来源，数据流去向，组成：数

4、据结构，平均流量，高峰期流量数据存储描述数据存储名，含义说明，编号，流入的数据流，流出的数据流，组成：数据结构，数据量，存取频度，存取方式处理过程描述=处理过程名，说明，输入：数据流，输出：数据流，处理：简要说明机械工业出版社 96.3 数据库概念结构设计6.3.1概念结构设计的方法6.3.1.1 实体联系模型 1 实体(Enity) 2 属性（Attribute） 学生学号姓名成绩职工图基本属性的表示方法 图10多值属性的表示方法姓名电话职工号机械工业出版社 103 联系（Relationship）（1）一对一联系（1：1）（2）一对多联系（1：n）（3）多对多联系（m：n）6.3.1.2概

5、念结构设计的特点：自顶向下 自底向上逐步扩张混合策略机械工业出版社 116.3.2概念结构设计的步骤第一步是局部视图抽象设计第二步是视图集成。6.3.2.1局部视图抽象设计常用的有三种抽象:(1)分类(Classification)(2)概括(Generalization)(3)聚集(Aggregation)机械工业出版社 12学生张红吴大伟图6-17 分类老师王华李超借阅人学生图6- 18 概括老师学生图6- 19 聚集学号姓名班级机械工业出版社 13注意:（1）属性不能再有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。（2）属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体

6、之间。设计分图的步骤 :1.选择局部应用2.逐一设计图机械工业出版社 146.3.3.2视图的集成集成局部ER图时都需要两步：(1)合并局部ER图，消除冲突，生成初步ER图；(2)修改与重构，生成基本图。基本E-R图初步E-R图分析规范化理论合并（消除冲突）修改与重构（消除不必要的冗余）0分E-R图图6-22 视图集成机械工业出版社 15例1 某大学关于学生课程管理的数据库系统系统，在学校机构中有教务处和研究生院两个管理学生的部门，在设计E-R模型图时，可分别设计局部的E-R模型图，如图6-24和图6-25所示。机械工业出版社 16学生选课课程教师必/选学期成绩课程号学分学号奖学金出生地点系别

7、何时入学出生日期姓名性别NM图6-24 教务处关于学生的视图机械工业出版社 17学生选课教师是否学位课学期成绩课程号学分学号硕/博出生地点系别入学时间出生日期姓名性别N图6-25 研究生院关于研究生的视图导师课程机械工业出版社 18选课成绩教师学期课程号学分学号入学时间系别出生日期出生地点姓名性别奖学金是否学位课选课成绩导师硕/博课程学生选/必本科生课程研究生课程大学生研究生图626 两个视图集成机械工业出版社 196.4数据库逻辑设计6.4.1逻辑结构设计的任务和步骤概念模型向逻辑模型的转换过程通常分为三步进行：（1)将概念模型转换为般的数据模型(关系、网状或层次)。（2)将一般的数据模型转

8、换为特定的DBMS所支持的数据模型。（3)对数据模型进行优化。 机械工业出版社 206.4.2 ER模型向关系模型的转换从实体到关系的转换(1)独立实体的转换 命名的处理属性域的处理非原子属性处理(2)弱实体的转换 机械工业出版社 21联系的转换(1)一对一联系。如图6-32表示了一个一对一联系的图，E1是全参与，此时可将实体转换成关系模式如下： E1rS E2kahb11图6-32 1：1联系机械工业出版社 22方案一： R1 (k，a) R2 (h，b) R (k，h，s) (h是候补键) 本方案对于E1、E2均为非强制参与的情况，可以避免联系表中出现空值。 方案二： R1 (k，a，h，

9、s) (h是外关键字) R2 (h，b) 本方案针对E1、E2中只有一个实体是强制参与的情况，此处假定E1是强制参与的。机械工业出版社 23(2)一对多联系。如图6-35表示了一个一对多联系的图， E2是全参与，此时可将实体转换成关系模式如下：E1rS E2kahb1N图6-35 1：n联系机械工业出版社 24方案一：R1 (k，a)R2 (h，b)R (k，h，s) (h是候补键)本方案对于E2为非强制参与的情况，可以避免出现空值。 方案二：R1 ( k，a )R2 ( h, b, k, s ) ( k是外关键字 )本方案对于E2为强制参与的情况，每一个E2实体唯一地对应着一个E1实体。在此

10、模式中联系r可被R2吸收。机械工业出版社 25(3)多对多联系。如图6-37表示了一个多对多联系的图， 对于多对多联系，一个实体的主键不能唯一地识别一个联系，须同时用两个实体的主键才能识别。将实体转换成关系模式如下： R1 (k，a)R2 (h，b)R (k，h，s)这里k，h构成复合主键。E1rS E2kahbN图6-37 M：N联系机械工业出版社 26(4)多元联系。ER图见图6-40。在多元联系中，如果、这些基数最多只有一个大于，则可以由一个实体的主键识别一个多元联系，在转换时可将联系合并在此实体的关系中。但这种情况是不多见的，因而多元联系一般转换成下面的关系模式：R1 (k，a)R2

11、(h，b)R3 (j，c)R4 (k，h，j，s)这里k，h，j构成复合主键，k，h，j分别是外键。E1rS kahbE2E3Pjc图6-40 多元联系机械工业出版社 27(5)自联系:自联系表示的是同一实体类的一部分与另一部分实体之间的联系。 嵌套的转换:嵌套可以转换成联系，再由联系可转换成关系模式。 机械工业出版社 286.4.3数据模型的优化关系数据模型的优化通常以关系的规范化理论为指导，其目的是适当修改和调整数据棋型的结构，减少冗余及各种异常，改善完整性、一致性和存储效率，节省存储空间，方便数据库的管理。常用的方法包括规范化和分解 6.4.4外模式设计在定义外模式时应当考虑如下问题：(

12、1)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视图，以保证数据的安全(3)简化用户对系统的使用机械工业出版社 296.5数据库物理设计数据库的物理设计通常分为以下两个步骤： 确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要是存储结构和存储方法； 对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间的效率。6.5.1 确定数据库的物理结构1确定数据的存储结构2设计数据的存取路径3确定数据库的存储位置4 确定系统配置 6.5.2 评价物理结构(1) 查询和响应时间。响应时间是从查询开始到查询结果开始显示之间所经历的时间。一个好的应用程序设计可以减少时间和时间。(2) 更新事务的开销。主要是修改索引、重写物理块或文件以及写校验等方面的开销。(3) 生成报告的开销。主要包括索引、重组、排序和结果显示的开销。(4) 主存储空间的开销。包括程序和数据所占用的空间。一般对数据库设计者来说，可以对缓冲区作适当的控制，包括缓冲区个数和大小。(5) 辅助存储空间的开销。辅助存储空间分为数据块和索引块两