《信息系统分析与设计》课件第9章：详细设计中

第9章详细设计中

数据库设计●

概述●概念设计●逻辑设计●物理设计●安全性设计●

ROSE的数据库设计过程本章内容一概述●数据库是信息系统的基础和核心，数据库设计的质量将直接关系到信息系统开发的水平。●数据库设计是指根据业务需求、信息需求和处理需求，确定信息系统中的数据库结构、数据操作和数据一致性约束的过程。●数据库设计的基本过程：

图9.1数据库设计的基本过程二概念设计2.1

数据库概念设计的含义

●概念结构也叫概念数据模型(ConceptualDataModel)，它应该反映现实世界中组织的业务模式、信息结构、信息间的相互制约关系，以及对信息存储、查询和加工的处理要求等。

●概念数据模型是对数据的抽象描述，它应该独立于具体的数据处理的细节和数据库管理系统。

2.2概念设计步骤

①局部视图设计：从各部门或用户的角度设计出反映局部实体联系的局部视图(外模式)。财务概念数据人事概念数据物资概念数据科技概念数据设备概念数据2.概念设计步骤②全局视图集成：把各局部视图集成为能够反映组织全貌的全局视图(模式)。

财务概念数据人事概念数据物资概念数据科技概念数据设备概念数据系统全局概念数据数据集成

2.3概念设计的描述

①实体联系图（ER图）作为概念设计的工具，同时用ER图描述概念数据模型。

②采用UML建模，则可以直接用系统分析和系统设计得到的类图作为概念数据模型。

2.4基于业务对象模型的数据库概念设计

1构建业务对象模型

业务对象模型是在设计阶段确定的由客观实体构成的类图。这个类图就是业务对象模型。

2优化业务对象模型

为了数据库设计的需要，在构建的业务对象模型的基础上，对其进行进一步优化，以便得到优化的业务对象模型。

1)优化业务对象模型的基本原则

●客观原则构建的业务对象模型一定要符合业务对象所描述的事物之间关系的实际。

●复杂度适中原则业务对象模型中的业务对象不能过于复杂,如果复杂就需要分解。

●遵循规范化理论原则业务对象模型应该是规范的。

2)业务对象模型的优化方法

●多元关联转变为多个二元关联在业务对象模型中，所有的多元关联，都可以转变为多个二元关联。

2)业务对象模型的优化方法

●多对多的二元关联转变为两个一对多的二元关联

2)业务对象模型的优化方法

●带关联类的一对多二元关联去掉关联类

2)业务对象模型的优化方法

●复杂性化简对于复杂的类，可以化简为多个类。图书订单类的化简三逻辑设计

3.1概述●逻辑设计的概念

将概念数据模型设计成为特定DBMS的逻辑数据模式。●逻辑数据模式

被称为逻辑模型或数据模式，关系数据库的数据模式是关系模式。关系数据库需把ER图或类图描述的概念数据模型转换为等价的关系模式及其约束。

●逻辑设计结果

一组关联的规范关系，一系列经过结构化的业务规则，以及数据库存取的安全性设计。

●逻辑设计的工作

①由概念数据模型导出关系模式；②规范化关系模式；③结构化业务规则；④数据库存取安全性设计。

3.2由概念数据模型导出关系模式

(1).关系模式的含义

关系模式的基本内容是一组关联的关系。关系的一般形式：R(A1,A2,…,An)。其中，R为一个关系，Ai为关系的属性。

例如：职工(职工号，姓名，性别，年龄，岗位，住址，电话，权限，密码)

关系R也可以用一个二维表来表示，二维表的列为R的属性Ai，行为元组。例如：

(2)业务对象模型转换为关系模式●

类的转换方法

把类图中的每一个类转换为一个关系，类的属性作为关系的属性。图7.50类图转换的关系模式系主任(主任编号，姓名，性别，出生日期，职称,从事专业)

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关联关系的转换

具有关联关系的类，所转换而成的关系模式完全能够反映类之间所存在的关联关系。

例1：系主任(主任编号,姓名,性别,出生日期,职称,从事专业)系(系名,概况,专业,主任编号)例2：图7.51三元关联的关系模式

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组成关系的转换

组成关系是关联关系的一种特例，组成关系可按照关联关系的方法转换为关系模式。例，图7.52(a)中，“学校”与“系部”两个类之间是组成关系，把这个类图转换成为图(b)所示的关系模式，由“系部”中的“校名”属性与“学校”建立起关联关系。图7.52组成关系转换的关系模式

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泛化关系的转换

“一类一关系”的转换方法。指把存在泛化关系类图中的一个类转变成为关系模式中的一个关系。转换时需要在子类所转换的关系中增加父类的关键属性。例如：图7.53泛化关系转换的关系模式案例分析

书店书务系统数据库逻辑设计

图书（书号，ISBN，书名，作者，出版日期，版次，定价，类别编号，出版

社编号）图书类别（类别编号，类别名称）出版社（出版社编号，名称，联系地址，电话，邮编，邮箱，网址，联系人，备注）图书（书号，ISBN，书名，作者，出版日期，版次，定价，图书类别，出版社编号）订单图书（书号,，册数，计划到货日期，实际到货日期）进书图书（书号，入库单编号，进书数量）架存图书（书号，架位，架存数量，架存下限，架存上限）盘存图书（书号，盘存单编号，实际数量，架存数量）报损图书（书号，报损单编号，报损数量，报损原因）售出图书（书号，会员编号，售出数量，折扣，售价）退回图书（书号，会员编号，退回数量，退价，退书日期，退书原因）订单图书（书号，订单编号，册数，计划到货日期，实际到货日期）进书图书（书号，入库单编号，进书数量）盘存图书（书号，盘存单编号，实际数量，架存数量）报损图书（书号，报损单编号，报损数量，报损原因）售出图书（书号，售书单编号，售出数量，折扣，售价）退回图书（书号，售书单编号，退回数量，退价，退回日期，退回原因）图书订单（订单编号，出版社编号，订单日期，到货地点，工号，备注）入库单（入库单编号，入库日期，工号,备注）盘存单（盘存单编号，盘存日期，工号,备注）报损单（报损单编号，报损日期，工号,备注）售书单（售书单编号，售书日期，工号,备注）订单费用（订单编号，运费，税费，管理费，其他费用）职工（工号，姓名，岗位，密码）职工信息（工号，性别，出生日期，家庭住址，手机，住宅电话，岗位，学历，职称，邮箱，邮编）个人会员（会员编号，姓名，地址，电话，工作单位，邮箱，注册日期，累计分值,备注）图书（书号，ISBN，书名，作者，出版日期，版次，定价，类别编号，出版

社编号）图书类别（类别编号，类别名称）出版社（出版社编号，名称，联系地址，电话，邮编，邮箱，网址，联系人，备注）订单图书（书号,，册数，计划到货日期，实际到货日期）进书图书（书号，入库单编号，进书数量）架存图书（书号，架位，架存数量，架存下限，架存上限）盘存图书（书号，盘存单编号，实际数量，架存数量）报损图书（书号，报损单编号，报损数量，报损原因）售出图书（书号，会员编号，售出数量，折扣，售价）退回图书（书号，会员编号，退回数量，退价，退书日期，退书原因）图书订单（订单编号，订单日期，到货地点，工号，备注）入库单（入库单编号，入库日期，工号,备注）盘存单（盘存单编号，盘存日期，工号,备注）报损单（报损单编号，报损日期，工号,备注）售书单（售书单编号，售书日期，工号,备注）订单费用（订单编号，运费，税费，管理费，其他费用）职工（工号，姓名，岗位，密码）职工（工号，性别，出生日期，家庭住址，手机，住宅电话，岗位，学历，职称，邮箱，邮编）个人会员（会员编号，姓名，地址，电话，工作单位，邮箱，注册日期，累计分值,备注）

2．规范化关系模式●几个概念▲异常：冗余和更新异常。

▲冗余：重复存储同一数据的现象。▲更新异常：在关系中插入、删除、修改元组时出现不希望结果的现象。包括插入异常、删除异常和修改异常。▲规范化：分解关系模式以消除异常的过程。▲范式：分解后的关系模式的规范形式(或者说把关系模式的分类标准)。●规范化步骤

①确定规范级别

规范级别应根据应用需要而定。在一般应用中，如果仅有函数依赖，3NF比较适当。

②实施规范化处理

根据确定的规范化级别，分析关系模式，以判断是否满足规范要求，对不满足要求的关系进行规范化处理。

特别注意1：

如果业务对象模型中的类已经经过优化，可以不必再对关系模式实施规范化。图书（书号，ISBN，书名，作者，出版日期，版次，定价，类别编号，出版

社编号）出版社（出版社编号，名称，联系地址，电话，邮编，邮箱，网址，联系人，备注）图书订单（订单编号，订单日期，到货地点，工号，备注）订单图书（订单编号，书号，计划到货日期，实际到货日期）订单费用（订单编号，运费，税费，管理费，其他费用）职工（工号，姓名，岗位，密码）

特别注意2：如果处理两个关系及其关联约束所付出的代价超过了避免异常所带来的好处，则不推荐使用规范化。称之为反规范化。但是，反规范化必须在规范化的前提下进行，否则将是盲目的。四物理设计

4.1数据库物理设计的概念

数据库物理设计是在已确定的逻辑数据库结构基础上，设计出在限定应用环境下，具有高效率、可实现的物理数据库结构的过程。物理设计还应该考虑操作约束、数据库性能和数据安全性等问题。物理设计首先需要考虑数据库的物理环境，包括所选择的DBMS、数据存取设备、存储组织和存取方法，设备分布等因素。

4.2物理设计的基本工作

(1)．表设计

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表(Table)：是关系在DBMS中的描述形式，具有二维结构。表与关系是一一对应的，逻辑模型中的一个关系在DBMS中应该有一张对应的表。

●表设计：是将逻辑模型中的关系转化成具体的DBMS中的表。表设计需要定义表名和表结构。表的名字一般就取关系的名字。表的结构需要确定一个表中的字段，包括每一个字段的名称、类型、长度等。

案例分析

五数据库安全性设计5.1数据库安全性设计的等级

●用户级

●DBMS级●数据库应用系统级●数据库级●数据表及记录级5.2用户级安全性设计

通过用户标识与鉴别机制实现用户级安全设计。例如：5.3DBMS安全性设计

通过存取控制的安全矩阵来实现数据库存取安全性设计。

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