数据库技术与应用-SQL-Server-2008(第2版)第3章-数据库的设计

第三章数据库的设计第三章数据库的设计通常来说，一个成功的管理信息系统，是由50%的业务和50%的软件所组成，而成功软件所占的50%又由25%的数据库和25%的程序所组成设计数据库时既要考虑数据库的框架和数据结构，又要考虑应用程序存取数据库和处理数据。因此，最佳设计不可能一蹴而就，只能是一个反复探寻的过程。大体上可以把数据库设计划分成以下几个阶段：需求分析阶段、概念结构设计阶段、逻辑结构设计阶段、数据库物理结构设计阶段、数据库实施阶段、数据库运行和维护阶段。第三章数据库的设计一、需求分析二、概念结构设计

三、逻辑结构设计

四、物理结构设计

五、数据库的实施

六、数据库的运行和维护

一、需求分析准确地搞清楚用户需求，乃是数据库设计的关键。需求分析的好坏，决定了数据库设计的成败。确定用户的最终需求其实是一件很困难的事。设计人员必须与用户不断深入地进行交流，才能逐步确定用户的实际需求。需求分析阶段的成果是系统需求说明书，主要包括数据流图、数据宇典、各种说明性表格、统计输出表、系统功能结构图等。系统需求说明书是以后设计、开发、测试和验收等过程的重要依据。一、需求分析需求分析任务（1）确认系统的设计范围，调查信息需求，收集数据。分析需求调查得到的资料，明确计算机应当处理和能够处理的范围，确定新系统应具备的功能。（2）综合各种信息包含的数据，各种数据间的关系，数据的类型、取值范围和流向。（3）建立需求说明文档、数据字典、数据流图。将需求调查文档化，文档既要为用户所理解，又要方便数据库的概念结构设计。一、需求分析需求分析的基本步骤1.分析用户活动 通过与用户座谈、跟班工作，或者向专家咨询，查阅规章制度、票据等各种资料，或者采用问卷调查等方式，充分了解用户活动。目的是了解企业的业务状况、信息流程、经营方式、处理要求以及组织机构等。搞清楚用户的处理流程以后，画出“用户活动图”。2.确定系统范围 需求分析的任务不只是为了设计数据库，而是为了设计整个数据库应用系统。通过对现行的手工系统或者已经有的计算机系统进行调查研究，确定即将建立的数据库系统的信息要求和处理要求，确定哪些由计算机系统处理，哪些由人工处理。根据画出的“用户活动图”，确定系统的边界。一、需求分析3.分析用户活动所涉及的数据 数据流图是描述企业活动及来往于各处理活动之间数据流动的有力工具，被广泛应用于信息系统开发设计中，常作为最后验收系统的依据。 数据流图有四种基本成分： ①数据流动――用箭头表示 ②加工――用圆表示 ③文件――用直线段表示 ④源点和终点――用方框表示 数据流图中反映的是数据流而不是控制流，这是与一般的程序流程图的最大区别。一般地说，画数据流图应遵循“由外向内，自顶而下”的原则进行。一、需求分析4.分析系统数据 数据流图只表示出系统由哪几部分组成和各部分之间的关系，并没有说明各个成分的含义，数据字典对每个成分都给出确切定义。对数据库设计而言，数据字典是进行数据收集和数据分析所获得的主要成果。数据流图和数据字典结合在一起，加上必要的说明才能构成“系统说明书”。 数据字典产生于数据流图，是对数据流图中的四个成分描述的产物。 数据字典是对用户信息要求的整理和描述。信息需求即定义未来信息系统用到的所有信息，包括用户将向数据库中输入什么信息，从数据库中要得到什么信息，各类信息的内容和结构，信息之间的联系等。二、概念结构设计概念结构设计目标是对需求说明书提供的所有数据和处理要求进行抽象与综合处理，按一定的方法构造反映用户环境的数据及其相互联系的概念模型。这种概念数据模型与DBMS无关，是面向现实世界的数据模型，用户容易理解。为保证所设计的概念数据模型能正确、完全地反映用户的数据及其相互联系，便于进行所要求的各种处理，在本阶段设计中可吸收用户参与和评议设计。在进行概念结构设计时，可设计各个应用的视图（View），即各个应用所看到的数据及其结构，然后再进行视图集成（ViewIntegration），以形成一个单位的概念数据模型。形成的初步数据模型还要经过数据库设计者和用户的审查和修改，最后才能形成所需的概念数据模型。二、概念结构设计设计概念结构通常有四类方法：（1）自顶向下（2）自底向上（3）逐步扩张（4）混合策略 实际应用中这些策略井没有严格的限定，根据具体业务的特点选择一般都以E-R模型为工具来描述概念结构。使用E-R方法，无论是哪种策略，都要对现实事物加以抽象认识，以E-R图的形式描述出来。依据分析用户要求产生的各种应用的数据流图设计E-R图模型。三、逻辑结构设计逻辑结构设计阶段的设计目标是把上一阶段得到的不被DBMS理解的概念数据模型转换成等价的，并为某个特定的DBMS所接受的逻辑模型所表示的概念模式，将概念结构设计阶段得到的应用视图转换成外部模式，即特定DBMS下的应用视图。在转换过程中要进一步落实需求说明，并使其满足DBMS的各种限制。逻辑结构设计阶段的结果是DBMS提供的数据定义语言（DDL）写成的数据模式。逻辑结构设计的具体方法与DBMS的逻辑数据模型有关。三、逻辑结构设计逻辑结构设计的步骤1.确定数据模型 总体E-R图的概念模型是独立于任何一种数据模型的信息结构。首先要确定转换成哪种数据模型。目前比较流行的数据模型是关系模型。2.将E-R图转换成为指定的数据模型 关系数据库逻辑设计的任务就是采取一定的策略，按照若干准则将概念模型转换为关系数据库系统所接受的一组关系模式，并利用规范化的理论和方法对这组关系模式进行处理，使之满足具体应用。三、逻辑结构设计逻辑结构设计的步骤3.确定完整性约束4.确定用户视图 把概念模型转换为数据模型后，还应根据局部应用的要求，结合具体的DBMS，设计用户视图。视图是本身不存储数据的虚拟表。三、逻辑结构设计概念模型转换为一般的关系模型 E-R图是由实体、属性和联系三要素构成的，而关系模型中只有惟一的结构——关系模式。

1.实体向关系模式的转换 将E-R图中的实体逐一转换成为一个关系模式，实体名对应关系模式的名称，实体的属性转换成关系模式的属性，实体标识符就是关系的码。

三、逻辑结构设计概念模型转换为一般的关系模型2.联系向关系模式的转换（1）一对一联系的转换。一种方式是将联系转换成一个独立的关系模式，关系模式的名称取联系的名称，关系模式的属性包括该联系所关联的两个实体的码及联系的属性，关系的码取自任一方实体的码；另一种方式是将联系合并到关联的两个实体的任一方，给待合并的一方实体属性集中增加另一方实体的码和该联系的属性即可，合并后的实体码保持不变。三、逻辑结构设计概念模型转换为一般的关系模型2.联系向关系模式的转换（2）一对多联系的转换。一对多联系有两种方式向关系模式进行转换。一种方式是将联系转换成一个独立的关系模式，关系模式的名称取联系的名称，关系模式的属性取该联系所关联的两个实体的码及联系的属性，关系的码是多方实体的码；另一种方式是将联系合并到关联的两个实体的多方，给待合并的多方实体属性集中增加一方实体的码和该联系的属性即可，合并后的多方实体码保持不变。三、逻辑结构设计概念模型转换为一般的关系模型2.联系向关系模式的转换（3）多对多联系的转换。多对多联系只能转换成一个独立的关系模式，关系模式的名称取联系的名称，关系模式的属性取该联系所关联的两个多方实体的码及联系的属性，关系的码是多方实体的码构成的属性