系统开发课件

管理信息系统的设计第5章

管理信息系统的设计

【学习目标】通过本章的学习，使读者了解系统设计的原则，掌握计算模式的选择和系统结构框架的设计，熟练掌握系统总体结构设计中的模块结构图设计以及详细设计中的代码和数据库设计，了解系统设计说明书的编写方法。5.1

系统设计概述

系统设计中必须根据实际需要和可能性进行综合分析，选择其中的最重要原则作为优先实现的设计指标。例如，财务系统的设计首先应该考虑的是可靠性，一个大规模的系统首先应该关注的是系统性，经常进行输入、输出和查询的系统可能首先要考虑系统的效率。而且这些原则有时是相互矛盾的，例如，在提高系统的可靠性时，往往以降低系统的效率为代价.5.2

系统结构框架设计

系统结构框架设计的任务主要包括系统总体布局设计、系统数据布局设计、系统硬件配置设计、系统软件平台设计和系统计算模式设计。

5.2.1系统的总体布局设计

系统的总体布局方式主要有：集中式系统(CentralizedSystems)和分布式系统(DistributedSystems)两种。进行系统布局设计时候，一般需要考虑以下几个问题：①系统类型。根据系统的分布距离、数据的安全需要确定是采用集中式还是分布式。②处理方式。根据用户对信息处理速度的要求确定是采用批处理方式、还是联机处理方式，或者是混合使用方式。③数据存储。根据数据量的多少、存储方式的要求、数据资源的安全性来确定系统的数据存储是采用分布存储还是集中存储。④硬件配置。⑤软件配置。5.2.2

系统的数据布局设计系统的数据布局设计主要涉及到数据的分类、数据存储结构的确定、数据存储规模的确定、数据存储空间的分布设计和数据库管理系统(DBMS)的选择。⒈数据的分类⒉数据存储结构的确定⒊数据存储规模的确定⒋数据存储空间的分布设计⒌数据库管理系统(DBMS)的选择5.2.3

系统的硬件配置设计系统的硬件配置设计主要是指为信息系统选择合适的硬件配置，即选择合适的计算机系统和网络平台计算机系统配置的选择可以考虑以下几个方面的因素：

①选择依据。

②功能要求。

③市场因素。

④系统的配置。

⑤培训要求。5.2.4系统的软件平台设计⒈信息系统软件支持平台的构建原则①软件平台环境须符合开放式系统的发展方向。

②所设置的软件平台必须支持必要的软件开发工具。

③软件平台对新技术的支持能力。⒉信息系统软件支持平台的选择信息系统的软件支持平台主要是指操作系统平台。能够支持信息系统的软件平台主要

是Unix、WindowsNT/2000和Linux三大类型

.⒊信息系统的数据库支持平台选择信息系统的数据库支持平台包括数据库及相关的工具软件。信息系统的数据库一般选择采用S()L标准查询语言的关系数据库系统主流产品。⒋信息系统专用支撑软件平台选择5.2.5系统计算模式设计⒈客户/服务器模式

C/S模式主要由客户应用程序(Client)、服务器管理程序(Server)和中间(Middleware)三种部件组成。

⒉浏览器/服务器模式它把传统C/S模式中的服务器分解为一个数据服务器及一个或多个应用服务器构成一个三层结构的客户服务器体系。⒊C/S与B/S的比较5.3系统总体结构设计

系统总体设计又称系统结构设计或系统概要设计。系统总体设计的核心任务是完成系统模块结构设计，即在系统逻辑模型的基础上，将系统划分为若干个子系统，再将子系统分解成功能单一、彼此相对独立的模块，形成具有层次关系的模块结构，确定系统模块的组成、模块的功能和模块间的相互关系。5.3.1系统结构化设计方法⒈模块在系统设计阶段要将一个系统分解成若干彼此独立，且又具有一定联系，能够完成某项特定任务的组成部分。这些组成部分就称为功能模块，简称模块。一个模块的规模可大可小。它可以是一个程序，也可以是程序中的一个程序段或一个函数、过程或子程序。模块是模块结构图中最基本，最主要的元素。⒉模块结构图(图5-1)5.3.2

模块的特性⒈模块耦合度①数据耦合。如果模块间只有数据通信，那么模块间的耦合就是数据耦合。②特征耦合。若两个模块都与同一个数据结构有关，那模块间的耦合就为特征耦合。在设计系统结构时应尽量使特征耦合变为数据耦合，降低模块耦合度。数据模块A模块B模块A模块A模块B模块B(a)直接调用(b)选择调用(c)循环调用图5-1.模块调用及通信关系控制信号③控制耦合。如果模块间传递的是控制信号，那么模块间的耦合就为控制耦合。④公共耦合。如果两个模块都与同一个公共数据域有关，那么这两个模块间的耦合就是公共耦合。⑤内容耦合。如果一个模块与另一个模块的内部属性有关，不经直接调用关系而使用了另一个模块的程序代码或内部数据，那么这两个模块之间就存在内容耦合。⒉模块的聚合度①功能聚合。若一个模块内各组成部分全都为执行同一个功能而存在，且只执行同一个功能，那么这种聚合就称为功能聚合。②顺序聚合。顺序聚合指模块内各组成部分的执行顺序以某一固定顺序进行，不能随意改变。③通信聚合。如果模块内部各组成部分的处理动作因具有相同的输入数据或输出数据而聚合在一起，那么这种聚合就称为通信聚合。④过程聚合。一个模块内部的各个组成部分的处理动作各不相同，也没有很强的联系，但都受同一个控制流支配，决定它们的执行次序。⑤暂时聚合。如果模块内的各个子功能因经常需要在同一个时间段内完成而聚合在一起，那么这种聚合就称为暂时聚合，又称时间聚合。⑥逻辑聚合。如果一个模块内的各个组成部分的处理动作在逻辑上相似，但功能彼此不同或无关，那么这种聚合就是逻辑聚合。5.3.3从数据流程图向模块结构图的转换

DFD一般有变换中心型和事务中心型两种典型结构，将变换中心型结构DFD和事务中心型结构DFD转换为模块结构图时，可分别应用变换分析设计法和事务分析设计法。⒈变换分折设计法⑴确定主处理、逻辑输入及逻辑输出(图5-2)⑵设计模块结构图的顶层及第一层模块

第一层模块一般设计成输入、主处理、输出三种模块，它们由顶层模块调用。

⑶设计模块结构图的中、下层模块(图5-3)

从第一层模块开始自顶向下，逐层分解和细化，直止分解到DFD的物理输入和物理输出为止。其具体做法是将DFD中的各个处理逻辑转换成相应模块，即将DFD中所有输入部分的处理逻辑转换为输入模块的下级模块。同理，将所有输出部分的处理逻辑转换为输出模块的下级模块，将变换中心的各个处理逻辑转换为主处理的下级模块。

图5-3变换中心的模块结构图输出解逻辑输出逻辑输入已格式化的解解正确数据机内数据物理输入编辑检查读入数据编辑解格式预测计算主处理图5-2变换中心数据流程图预测计算编辑预测结果获取输入数据预测计算处理预测结果输出读取数据编辑检查输出预测结果2.事务分析设计法

将输入数据流分解成一束平行的数据流输出，然后有选择性地执行后面的某个事务处理（见图5-4）。类型标志B事务记录类型标志A事务记录事务文件事务类型输入事务类型分析A事务编辑B事务编辑C事务编辑A事务处理B事务处理C事务处理C事务记录事务记录类型标志图5-4事务类型数据流程图5.3.4系统结构的完善与优化在模块结构图优化时，遵循以下几个原则。①提高模块聚合度，降低模块间的耦合度。高聚合、低耦合的功能模块可以使系统模块功能明确、独立性好、模块易实现.②模块的规模适中。③加大模块的扇入数，模块的扇出数应控制在合适的范围之内。模块的扇出数是指一个模块拥有的直属下级模块的个数。模块的扇入数是指一个模块的直接上级模块个数（见图5-6）。④模块的作用域应是它控制域的子集。模块的作用域是指该模块中判断处理功能所影响的其它模块集合。模块的控制域是指从属于它的所有下级模块集合。一个理想的模块结构是模块的作用域应是它的控制域一个子集。当模块的作用域不在其控制域内时，必须改进。例如，图5-7(a)中模块B的判断影响到模块C、B和H，模块C已经超出模块B的控制范围，模块H虽然在模块B的控制范围内，但是离模块B太远。（见图5-7(b)）。(b)扇入数4(a)扇出数3图5-6模块结构图的扇入与扇出(b)ADEFGADGCHBBCHEF图5-7模块结构图中的作用域与控制域关系(a)5.4系统代码设计

5.4.1代码的作用①鉴别功能。这是代码最基本的功能，任何代码都必须具备这种基本功能。②提高信息处理效率。使用代码可以提高信息处理的效率和精度。③人机交互工具。代码是人和计算机的共同语言，是两者交换信息的工具。④专用含义。5.4.2代码设计原则①惟一性。一个对象可能有多个名称，也可按不同的方式对它进行描述。②合理性。代码结构应与相应的分类体系相对应，应该能够正确地将所标识的对象归类于正确的体系结构中。③可扩充性。应留有充分的余地，以备将来不断扩充的需要。④简单性。结构尽可能简单，尽可能短，以减少各种差错。⑤适用性。代码尽可能反映对象的特点，以助记忆，便于填写。⑥规范性。行业、国家或国际的有关编码标准是代码设计的重要依据，已有标准的必须遵循，在一个代码体系中，代码结构、类型和编写格式必须统一。⑦系统性。有一定的分组规则，从而在整个系统中具有通用性。⑧设计的代码在逻辑上必须满足用户需要，在结构上应当与处理的方法相一致。5.4.3代码的种类与类型⒈代码种类⑴顺序码顺序码的优点是代码简短，使用方便，易于管理，易添加，对分类对象无任何特殊规定。缺点是代码本身没有给出对象的任何其他信息。⑵系列顺序码系列顺序码是一种特殊的顺序码。它将顺序代码分为若干段并与分类对象的分段一一对应，给每段分类对象赋给一定的顺序

代码。⑶区间码区间码是将分类对象按照其不同的属性进行代码编制，每个属性给予一个特定的区间。这些区间按照相互之间是否有关分成上下关联区间码和多面码。⒉代码类型代码的类型指代码符号的表示形式，一般有数字型、字母型和数字字母混合型5.4.4代码校验①选定一个适当的模数。通常理想的模数是质数，模数愈大检错的能力也就愈强，常用的模数有7，10、11、13、17、19、23、27、31、37等。例如，选择模数为11。②选定代码各位的权值。对于原代码的每一位都应有一个加权值，而且各位的权值应不相同。加权值的选定，可以使用与模数互为质数的数字(如13、11、7、3、1等)或连续的数(如1、2、3、4、5、6、7、8、9等)。这里选择1、2、3、4、5为加权值。③将代码的每位与对应的加权值分别相乘，并将各个乘积相加得到总和。即2×1+7×2+4×3+8×4+3×5=75。④将乘积和除以选定的模数，并求得余数。即75÷11=6…9。⑤以选定的模数减去上项所得到的余数，其差即为校验码。若校验码的位数有两位，可以利用英文字母将它转换为一位数，如余数为10取A，余数为11时取B等。即11－9=2⑥将这个校验码加入代码，一般置于代码的最后一位，即完成整个代码设计。因此原代码27483在系统中实际使用的代码是274832。5.4.5代码设计的步骤首先，根据系统所处理的对象确定编码的对象。然后，考查这些编码对象的现有代码使用情况，是否已有标准代码。如果国家标准局或行业主管部门对编码对象已规定了标准代码，那么应遵循这些标准代码。如果没有标准代码，那么在代码设计时要参考国际标准化组织、其它国家、其它单位的编码标准，设计出便于今后标准化的代码。接着，根据代码的使用范围、使用时间，根据实际情况选择代码的种类与类型。其次，考虑代码的检错功能，根据代码在使用中的出错情况增加代码的检错功能。最后编写代码表.5.5数据库设计

数据库设计的主要任务是在DBMS的支持下，按照系统的设计要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库系统。5.5.1数据模型的转换模型是对现实世界进行抽象的工具。在信息管理中需要将现实世界的事物及其有关特征转换为信息世界的数据才能对信息进行处理，这种转换需要经历从现实到概念模型，从概念模型到逻辑模型，从逻辑模型到物理模型的转换过程。图5-8显示了数据库开发过程中的数据模型变化关系。现实世界概念世界逻辑世界计算机世界信用特性属性列(字段、数据项)张三个体实体记录客户整体同质整体表（文件）客户与产品整体间联系异质整体数据库图5-8现实与不同模型的变化联系5.5.2数据库模式结构数据库系统是由外模式、模式和内模式组成的三级模式结构。⒈外模式外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关数据的逻辑表示。一个数据库可以有多个外模式。⒉模式模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公用数据视图。一个数据库只有一个模式。⒊内模式内模式也称存储模式，它是数据物理和存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式。5.5.3数据库模型(图5-9)⒈层次模型层次模型是指数据库中的数据按照层次进行组织的数据模型。⒉网状模型网状数据模型是指数据库中的数据按照网状进行组织的数据模型,而层次数据模型只是网状数据模型的一个特例。⒊关系数据模型用二维表表示实体集之间的联系。

（a）层次数据模型（b）网络数据模型（c）关系数据模型图5-9学习关系框架课程关系框架S1S2S3S4S5S6S7R1R2R3R4学生关系框架学号姓名年龄性别课程号课程名学分数学号课程号成绩5.5.4数据库模型设计⒈数据库概念模型设计⑴设计局部E﹣R图在多层数据流程图中选择一个适当层次的数据流程图，设计局部E﹣R图。例如，在第4章中的图4-8“销售管理”数据流程图包含两部分，一部分是订单处理，即生成销售计划和库存处理；另一部分是客户资料处理，即生成客户资料并生成订单。根据该数据流程图可以分别转换为对应的E﹣R图(见图5-10和图5-11)。mnn1销售计划订单库存生成修改销售计划：计划编号、计划名、商品名称、数量库存：商品名称、商品编号、货架号订单：订单编号、客户名称、商品名称、数量修改：订单编号、商品编号、货架号图5-10订单处理局部E﹣R图1n订单客户属于订单：订单编号、客户名称、商品名称、数量客户：客户名称、客户编号、联系人图5-11客户处理局部E﹣R图⑵E﹣R图的集成

①合并局部E﹣R图。

②修改与重构，生成基本E﹣R图。例如，将上面的两个局部E﹣R图合并相同实体后,如图5-12所示。销售计划：计划编号、计划名、商品名称、数量库存：商品名称、商品编号、货架号订单：订单编号、客户名称、商品名称、数量修改：订单编号、商品编号、货架号客户：客户名称、客户编号、联系人图5-12销售系统全局E﹣R图n1mnn1销售计划订单库存生成修改客户属于⒉数据库逻辑模型设计⑴数据库逻辑模型的设计步骤①将E﹣R图的实体和联系类型，转换成所选定的DBMS支持的记录类型(层次、网状、关系)。②子模式设计。子模式是应用程序与数据库的接口。允许有效访问数据库而不破坏数据库的安全性。③模式评价。④优化模式。⑵E﹣R模型向关系数据模型的转换①每个实体类型转换成一个关系模式，关系的属性就是实体的属性，关系的码就采用实体的码。②实体之间的联系需根据不同的情况进行转换。按照转换的原则可以将图5-12的E﹣R模型转换为对应的逻辑模型：销售计划（计划编号#、计划名、商品名 称、数量、……）。库存（商品名称、商品编号#、货架号#、现 有量、……）。订单（订单编号#、客户名称、商品名称、 数量、……）。客户（客户名称、客户编号#、联系 人、……）。修改（订单编号#、商品编号#、货架号#、 出库量、……）。⒊数据库物理模型设计⑴数据库物理模型设计的步骤①存储记录的格式设计。②存储方法设计。③访问方法设计。④完整性和安全性考虑。⑤应用设计。⑵物理设计的性能改善①查询的响应时间。②更新事务的开销。③报告生成开销。④存储空间开销。⑤辅助存储空间。5.5.5关系模型的规范⒈第一规范化范式①列属于同一属性。数据模式中每个列的值均来自同一个属性.②列不得相同。数据模式中不能存在完全相同的列。③行不得相同。数据模式中不能出现完全一致的行。④行、列顺序无关紧要。数据模式中的列或行出现的先后顺序无关紧要，谁先谁后并不影响到数据模式的处理。表5-1非第一范式的数据模式

表5-2满足第一范式的数据模式工号姓名工资扣款实发工资基本工资岗位工资保险所得税09485张静2900400165187294809874李力2300360133138238909896王玲32005501882213342工号姓名基本工资岗位工资保险所得税实发工资09485张静2900400165187294809874李力2300360133138238909896王玲32005501882213342⒉第二规范化形式如果一个规范化的数据模式，它所有的非关键字数据元素都完全函数依赖于整个关键字，则称它是第二规范化形式的数据模式，简称第二范式(2NF)。例如在表5-3中关键字为商品编码与供应商名称，但供应商地址只依赖于供应商名称而不是整个关键字。将已是第一范式的数据模式变换为第二范式办法是要保证数据模式中的非关键字数据元素必须完全函数依赖于整个关键字，这就需要将数据模式分解成若干个属于2NF的数据模式

表5-3非第二范式数据模式

表5-3满足第二范式数据模式商品名称商品编码#供应商名称#供应商地址价格库存量商品名称商品编码#供应商名称#价格库存量供应商名称#供应商地址⒊第三规范化形式如果某一满足2NF的关系模式R(A，B，C……)中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递函数依赖，则称关系R属于第三范式。例如，关系模式表5-5中由于只有一个由学号属性组成的关键字，因此肯定是一个满足2NF的关系模式。但是非关键字属性系地址函数依赖于系编号，而系编号又函数依赖于关系模式中的关键字学号，这样系地址就传递函数依赖于关键字学号。

表5-5非第三范式数据模式

表5-6满足第三范式的数据模式学号#学生姓名系编号系名称系地址学号#学生姓名系编号系编号#系名称系地址

5.6系统输出设计

管理信息系统能否为用户提供准确、及时、适用的信息是系统优劣的标准之一。从系统开发的角度看，输出决定输入，即输入信息只有根据输出要求才能确定。因此在系统的详细设计过程中首先进行系统的输出设计，然后才进行系统的输入设计。5.6.1输出设计原则①用户第一的原则。②灵活性原则。③需求多样性原则。④