第7章数据库设计

1、第7章数据库设计，数据库设计概述P198需求分析P205概念结构设计P209逻辑结构设计P224数据库物理设计P227数据库实现和维护P231，第7章数据库设计，第7章数据库设计，I .数据库设计概述P198，数据库设计：对于给定的应用环境，提供数据模型和处理模式的最佳逻辑设计，以及数据库访问结构和访问方法的物理设计。第7章数据库设计，1。数据库和信息系统。信息系统：提供信息并帮助人们控制环境和做出决策的系统。数据库：信息系统的核心和基础。按照一定的模型组织信息系统中的大量数据，并提供存储、维护和检索数据的功能。数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分。2.设计特点：数据库设计与应用程序设

2、计相结合。P200图7.1。结构和行为是分离的。数据库应用是通过结构特征和行为特征实现的。示例：酒店客房预订系统。结构方面：预订(订房号、酒店、房间、人、到达、离开)；行为方面：预订、预订变更、预订取消、团体预订、个人预订、通过旅游公司间接预订等。都有相应的待遇。两者应该在设计中结合起来。第7章：数据库设计；3:数据库设计方法简介。(1)新奥尔良方法：它是在1978年10月新奥尔良(美国)会议上提出的。有四个阶段：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。(2)基于3NF的设计方法。ATRE提出了：设计企业模式、数据库逻辑模式、数据库模式和数据库物理模式，并对物理模式进行了评述。第一步是根据数据

3、元素推导出第三范式的关系。其次，选择关系型、层次型和网络型数据库管理系统模式。(3)ODL设计方法。E-r法：1976年由陈教授提出。a .确定实体类型b .确定连接c .绘制E-R图d .确定属性E .将E-R图转换为逻辑数据模型f .设计记录格式，第7章数据库设计，示例：E-R图到关系模型，E-R图到关系模型，第7章数据库设计， (5)计算机辅助数据库设计ORACLE Designer 2000 SYBASE PowerDesigner 4数据库设计步骤需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计数据库实现数据库操作和维护的详细信息如下图所示(P202图7.2)，第7章数据库设计，数据库设

4、计步骤，每个阶段的设计说明见P204图7.3，第7章数据库设计，第2章需求分析阶段，目的是生成一个数据字典和数据流图来描述需求。 任务：调查现实世界中要处理的对象和原系统的工作情况，明确用户的各种需求，确定新系统的功能。P205焦点：调查、收集和分析数据管理中用户的信息需求、处理需求、安全性和完整性需求。一方面，用户缺乏计算机知识，所以他们一开始不能确定计算机能为自己做什么和不能为自己做什么，所以他们不能马上准确地表达他们的需求，他们的需求经常不断变化。另一方面，设计师缺乏用户的专业知识，难以理解用户的真实需求，甚至误解用户的需求。第7章：数据库设计。方法：1 .了解部门的组织结构。调查部门的

5、数据输入、处理和输出。3.协助用户阐明新系统的各种要求。4.确定系统边界的常用测量方法：为以下作业召开测量会议，并邀请专人介绍。请用户填写设计问卷中的参考记录，第7章数据库设计，1。收集基础数据，设计数据流程图。(P216图7.18-22) (1)反映数据流的档案报告。(2)数据元素的性质、价值范围、控制权限和保密要求。(3)数据的基本价值和流动价值。(4)数据之间连接的描述。(5)用户的数据要求和处理要求。它概括为：信息要求、处理要求、安全性和完整性要求。具体做法，第7章数据库设计，实例：学校管理信息系统是：高层学校管理的数据流图，经过层层分解的数据流图，第7章数据库设计，学籍管理的数据流图

6、，第7章数据库设计，第2章。结构化分解要求P207图7.5、7.6。分析和表达用户需求的方法包括自顶向下和自底向上的方法。需求分析方法主要采用自顶向下的结构化方法。从系统的顶层组织开始，对系统进行逐层分解分析，每一层都用数据流图和数据字典来描述。如下图所示。第7章数据库设计，需求分析(自顶向下)，概念结构设计(自底向上)，自顶向下需求分析和自底向上概念结构设计，第7章数据库设计，3。建立一个数据字典来描述数据P207，它是各种数据描述的集合。就数据库设计而言，数据字典是数据收集和数据分析的主要结果。数据字典通常包括五个部分：数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理。(1)数据项：数据项是不可分

7、割的数据单元。数据项描述通常包括以下内容：数据项描述数据项名称，数据项含义描述，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，第7章数据库设计，示例，数据项：学生编号含义描述：唯一标识每个学生的别名：学生编号类型：字符长度：8取值范围：0000000到999999取值含义：前两位数字表示学生的年级，后六位数字按顺序编号。 其中值范围和与其他数据项的逻辑关系定义了数据完整性约束，这是设计数据验证函数的基础。 第7章，数据库设计，(2)数据结构，它反映了数据之间的组合关系。数据结构可以由几个数据项、几个数据结构或几个数据项和数据结构的混合组成。数据结构描述通常包括以下内容：数据

8、结构描述=数据结构名称、含义描述，构成：个数据项或数据结构示例：“学生”数据结构，可描述如下：数据结构：学生含义描述：它是学籍管理子系统的主要数据结构，定义了学生的相关信息构成：学号、姓名、性别、年龄、部门、年级、 第7章数据库设计数据流的描述通常包括以下内容：数据流描述=数据流名称、描述、数据流来源、数据流目的地、数据结构、平均流、峰值流示例：数据流“体检结果”可描述为：数据流：体检结果描述：学生体检最终结果数据流来源：体检数据流目的地：批准组成：平均流：峰值流：第7章数据库设计，(。 数据存储的描述通常包括以下内容：数据存储描述=数据存储名称、描述、编号、流入数据流、流出数据流、数据结构的

9、构成、数据量、访问模式示例：数据存储“学生登记表”可描述如下：数据存储：学生登记表描述：记录学生流入数据流的基本情况：流出数据流：构成：数据量：每年3000份。访问方法：随机访问，第7章，数据库设计，(5)处理过程。数据字典只需要描述处理过程的描述性信息，通常包括以下内容：处理过程描述=处理过程名称、描述、输入：数据流、输出：数据流、处理：简要说明示例：处理过程“分配宿舍”可描述为：处理过程：分配宿舍描述：为所有新生分配宿舍输入：学生、宿舍、输出：宿舍安排处理：为所有新生报到后分配宿舍。要求只能将同性别的学生安排在同一个宿舍，同一名学生只能安排在一个宿舍。每个学生的居住面积不少于3平方米。新生

10、宿舍的处理时间不应超过15分钟。第7章：数据库设计；第三章：概念结构设计。关键是要形成E-R图。设计概念结构有四种策略：自上而下、自下而上、由内而外和混合策略。概念结构设计步骤：1。数据抽象和局部视图设计。子E-R图：从用户数据P212的角度建立各实体模型图7.11-2。查看集成。总E-R图：将局部E-R图合成为一个统一的概念模型：P221的图7.27，第7章，数据库设计，三种抽象方法形成一个实体类型：10分类：抽象类型和值之间的关系。20聚合：抽象类型和属性之间的关系。30摘要：抽象超类实体和子类实体之间的联系。电子病历图的设计方法：10选择本地应用：选择中间层作为P213图7.14中电子病

11、历图的基础。20一个一个地设计E-R图：属性和实体的确定是不固定的。P214图7.15-7.17中的E-R图。1。数据抽象和局部视图设计，第7章数据库设计，*系统中客户和流程之间的关系P216图7.18 10。沿着第一层的数据流图。发现客户与订单处理相关，流程2.0发现客户与付款过账相关，流程4.0 20。根据客户和订单的关系(数据流)进行细分，流程1.0找出图7.19中的第二层数据流图。30.根据第二层，客户和加工订单之间的关系是：40。根据客户和付款过账，细分处理，找到第二层数据流图7.19-7.22。示例：销售管理子系统分为E-R图P215，第7章数据库设计，50。根据第二层：60。根据

12、图7.23，确定订单和生产部门之间的关系：70。将三个电子病历图合并到图7.23-80中。根据两个标准，调整图7.23，调整订单和产品之间的关系，并形成订单和订单明细表图7.24，第7章数据库设计，2。视图集成，需要两个步骤来从电子病历图中合成整个电子病历图：1)合并；2)改造和重建。合成步骤：1)清除冲突，合并E-R图P221和图7.27；2)清除不必要的冗余。P220222中的E-R图有三种类型的冲突：属性冲突、命名冲突和结构冲突。解决方案是根据应用程序的语义综合或调整实体连接的类型。第7章数据库设计，示例：E-R图在本地应用的学籍管理，第7章数据库设计，实体属性，学生：学生编号，姓名，出

13、生日期，档案材料：档案编号，班级编号，学生编号，班主任：员工编号，姓名，性别，是否是优秀班主任宿舍：宿舍编号，地址，教室编号：教室编号第7章数据库设计，E-R图在本地应用的课程管理，第7章数据库设计，每个实体的属性，学生：姓名，学生编号，性别，年龄， 部门、年级、平均年级课程：课程编号、课程名称、学分教师：员工编号、姓名、性别、职称教科书：图书编号、职称、价格教室：教室例如，零件编号，有些部门将其定义为整数，有些部门将其定义为字符类型。 (2)属性值单位冲突。例如，零件的重量单位，有些部门用公斤，有些用克。第7章，数据库设计，命名冲突，名称相同但含义不同。不同的名字是同义的。学生身份管理中的：

14、班级教师实体在一定程度上等同于课程管理中的：教师实体。统一后，教师实体的属性为：教师：名员工人数、姓名、性别、职称、是否为优秀班主任。属性的组成和顺序有所不同。所有的属性都应该合成，顺序应该重新调整。调整结果如下：学生编号：姓名，出生日期，年龄，系，年级，平均年级，第7章数据库设计，结构冲突，同一对象在不同的应用中有不同的抽象。例如，“课程”在一个本地应用程序中被视为一个实体，在另一个本地应用程序中被视为一个属性。(2)同一实体在不同局部视图中的属性不完全相同，或者属性的排列顺序不完全相同。(3)在不同的局部视图中，实体之间的关系表现出不同的类型。例如，实体E1和E2在本地应用程序A中是多对多

15、，在本地应用程序B中是一对多；另一个例子是，E1和E2在本地应用X中是相关的，而E1、E2和E3在本地应用Y中是相关的。第7章：数据库设计、修改和重建，生成基本的电子-关系图，以及合并子电子-关系图以生成初步的电子-关系图。初步E-R图，其中可能存在冗余数据和冗余实体间连接，也就是说，存在可以从基本数据中导出的数据和可以从其他连接中导出的连接。因此，在获得初步的E-R图之后，我们应该进一步检查E-R图中是否存在冗余，如果存在冗余，我们通常应该尝试消除它。该分析方法主要用于修改和重构初步的E-R图，以消除冗余。第7章数据库设计、示例、学生实体中年龄属性和出生日期的冗余应该删除。学生编号：姓名，出

16、生日期，系，年级，平均成绩。课堂实体与班级实体的班级联系可以从课堂与课程的联系、课程与学生的联系、学生与班级的联系中推导出来。因此，它是多余的，可以消除。第7章数据库设计，修改和重构后生成的基本E-R图，第7章数据库设计，总体概念结构应满足的条件，以及集成视图形成数据库的总体概念结构，必须进一步验证以确保它能满足以下条件：(1)总体概念结构内必须有一致性，即不能有矛盾的表达。(2)整体概念结构能够准确反映每个视图的原始结构，包括属性、实体和实体之间的关系。(3)总体概念结构能够满足需求分析阶段确定的所有需求。第七章，数据库设计，第四章，逻辑结构设计，第一章。从E-R图到关系模型的转换。P224

17、实体被转换成关系，其代码是关系的代码，其属性是关系的属性。10 1:n两个实体之间的联系人：包括作为外部代码的一方进入n方实体的关键字(代码),并且联系人的属性也包括在n方实体的对应关系中。概念结构(E-R)数据模型(关系、网格和层次)设计过程分为三个步骤。P224图7.31:模型转换、模型统一和模型优化，第7章数据库设计，示例。仓库-产品，电子-关系图：关系模型3360，第7章数据库设计，2同一实体内有1:个连接。例如：员工(职务号、姓名、年龄、性别、职称、工资、领导职务号、民意测验)，注：1号和2号员工由3号员工领导；3号由4号领导，第7章数据库设计，3 m:n连接两个实体，学生(学生编号、姓名、年龄、性别、助学金)课程(课程编号、课程名称、课时)选修课程(学生编号、课程编号、年级)，建立单独的关系。关系包括两个实体的代码和连接的属性。示例：第7章，数据库设计，第4章，在同一个实体中有m:n连接，并且关系是单独建立的。关