An Introduction to Database System,中國(guó)人民大學(xué)信息學(xué)院,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 An Introduction to Database System 第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),An Introduction to Database System,第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 7.2 需求分析 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) 7.6 數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù) 7.7 小結(jié),An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造（設(shè)計(jì)）優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理結(jié)構(gòu)，并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求，包括信息管理要求和數(shù)據(jù)操作要求。 目標(biāo)：為用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)提供一個(gè)信息基礎(chǔ)設(shè)施和高效率的運(yùn)行環(huán)境,An Introduction to Database System,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述,7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟 7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式,An Introduction to Database System,7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律 三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 管理 數(shù)據(jù)庫建設(shè)項(xiàng)目管理 企業(yè)（即應(yīng)用部門）的業(yè)務(wù)管理 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 收集、入庫 更新新的數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)相結(jié)合 將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)密切結(jié)合,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)（續(xù)）,結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計(jì),An Introduction to Database System,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述,7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟 7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式,An Introduction to Database System,7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法,手工與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合方法 設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平有直接關(guān)系 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行一段時(shí)間后常常不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護(hù)代價(jià) 規(guī)范設(shè)計(jì)法 基本思想：過程迭代和逐步求精,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法（續(xù)）,新奧爾良（New Orleans）方法 將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為若干階段和步驟 基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 概念設(shè)計(jì)階段廣泛采用 3NF（第三范式）的設(shè)計(jì)方法 邏輯階段可采用的有效方法 ODL（Object Definition Language）方法 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法（續(xù)）,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ORACLE Designer 2000 SYBASE PowerDesigner,An Introduction to Database System,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述,7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟 7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式,An Introduction to Database System,7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分6個(gè)階段 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫實(shí)施 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù) 需求分析和概念設(shè)計(jì)獨(dú)立于任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)與選用的DBMS密切相關(guān),An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作：選定參加設(shè)計(jì)的人 1.系統(tǒng)分析人員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員 自始至終參與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 2. 用戶和數(shù)據(jù)庫管理員 主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行維護(hù) 3.應(yīng)用開發(fā)人員（程序員和操作員） 在系統(tǒng)實(shí)施階段參與進(jìn)來，負(fù)責(zé)編制程序和準(zhǔn)備軟硬件環(huán)境,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程(六個(gè)階段) 需求分析階段 準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理） 最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 通過對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型 對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段 為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法）,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段 運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)庫語言（如SQL）及宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果 建立數(shù)據(jù)庫 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 組織數(shù)據(jù)入庫 進(jìn)行試運(yùn)行,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)（P202圖7.2） 把數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來 將這兩個(gè)方面的需求分析、抽象、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)在各個(gè)階段同時(shí)進(jìn)行，相互參照，相互補(bǔ)充，以完善兩方面的設(shè)計(jì),An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)描述,An Introduction to Database System,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述,7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟 7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式,An Introduction to Database System,7.1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級(jí)模式,數(shù)據(jù)庫的各級(jí)模式,An Introduction to Database System,第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 7.2 需求分析 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) 7.6 數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù) 7.7 小結(jié),An Introduction to Database System,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任務(wù) 7.2.2 需求分析的方法 7.2.3 數(shù)據(jù)字典,An Introduction to Database System,7.2.1 需求分析的任務(wù),需求分析的任務(wù) 需求分析的重點(diǎn) 需求分析的難點(diǎn),An Introduction to Database System,需求分析的任務(wù),詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、企業(yè)等） 充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)） 明確用戶的各種需求 確定新系統(tǒng)的功能 充分考慮今后可能的擴(kuò)充和改變,An Introduction to Database System,需求分析的重點(diǎn),調(diào)查的重點(diǎn)是“數(shù)據(jù)”和“處理”，獲得用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫要求 信息要求 處理要求 安全性與完整性要求,An Introduction to Database System,需求分析的難點(diǎn),確定用戶最終需求 用戶缺少計(jì)算機(jī)知識(shí) 設(shè)計(jì)人員缺少用戶的專業(yè)知識(shí) 解決方法 設(shè)計(jì)人員必須不斷深入地與用戶進(jìn)行交流,An Introduction to Database System,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任務(wù) 7.2.2 需求分析的方法 7.2.3 數(shù)據(jù)字典,An Introduction to Database System,7.2.2 需求分析的方法,調(diào)查需求 達(dá)成共識(shí) 分析表達(dá)需求,An Introduction to Database System,調(diào)查用戶需求的具體步驟, 調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況 調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。 在熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對(duì)新系統(tǒng)的各種要求。 確定新系統(tǒng)的邊界,An Introduction to Database System,常用調(diào)查方法,(1)跟班作業(yè) (2)開調(diào)查會(huì) (3)請(qǐng)專人介紹 (4)詢問 (5)設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶填寫 (6)查閱記錄,An Introduction to Database System,進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求,結(jié)構(gòu)化分析方法（Structured Analysis，簡(jiǎn)稱SA方法） 從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手 自頂向下、逐層分解分析系統(tǒng),An Introduction to Database System,進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求（續(xù)）,1首先把任何一個(gè)系統(tǒng)都抽象為：,An Introduction to Database System,進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求（續(xù)）,2分解處理功能和數(shù)據(jù) (1)分解處理功能 將處理功能的具體內(nèi)容分解為若干子功能 (2)分解數(shù)據(jù) 處理功能逐步分解同時(shí)，逐級(jí)分解所用數(shù)據(jù)，形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖 (3)表達(dá)方法 處理邏輯：用判定表或判定樹來描述 數(shù)據(jù)：用數(shù)據(jù)字典來描述 3將分析結(jié)果再次提交給用戶，征得用戶的認(rèn)可,An Introduction to Database System,需求分析過程,需求分析過程,An Introduction to Database System,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任務(wù) 7.2.2 需求分析的方法 7.2.3 數(shù)據(jù)字典,An Introduction to Database System,7.2.3 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)字典的用途 進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果 數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容 數(shù)據(jù)項(xiàng) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 處理過程,An Introduction to Database System, 數(shù)據(jù)項(xiàng),數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位 對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的描述 數(shù)據(jù)項(xiàng)描述 數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說明，別名， 數(shù)據(jù)類型，長(zhǎng)度，取值范圍，取值含義， 與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系 ,An Introduction to Database System, 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。 一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，也可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。 對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說明， 組成:數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),An Introduction to Database System, 數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂健?對(duì)數(shù)據(jù)流的描述 數(shù)據(jù)流描述 數(shù)據(jù)流名，說明，數(shù)據(jù)流來源， 數(shù)據(jù)流去向，組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 平均流量，高峰期流量,An Introduction to Database System, 數(shù)據(jù)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一。 對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說明，編號(hào)， 輸入的數(shù)據(jù)流 ，輸出的數(shù)據(jù)流 ， 組成:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量，存取頻度，存取方式,An Introduction to Database System, 處理過程,具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述 處理過程說明性信息的描述 處理過程描述處理過程名，說明，輸入:數(shù)據(jù)流， 輸出:數(shù)據(jù)流，處理:簡(jiǎn)要說明,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)字典舉例,例：學(xué)生學(xué)籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。 數(shù)據(jù)項(xiàng)，以“學(xué)號(hào)”為例： 數(shù)據(jù)項(xiàng)：學(xué)號(hào) 含義說明：唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)學(xué)生 別名：學(xué)生編號(hào) 類型：字符型 長(zhǎng)度：8 取值范圍：00000000至99999999 取值含義：前兩位標(biāo)別該學(xué)生所在年級(jí)， 后六位按順序編號(hào) 與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系：,An Introduction to Database System,處理過程（續(xù)）,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以“學(xué)生”為例 “學(xué)生”是該系統(tǒng)中的一個(gè)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：學(xué)生 含義說明：是學(xué)籍管理子系統(tǒng)的主體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 定義了一個(gè)學(xué)生的有關(guān)信息 組成：學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，年級(jí),An Introduction to Database System,處理過程（續(xù)）,數(shù)據(jù)流，“體檢結(jié)果”可如下描述： 數(shù)據(jù)流：體檢結(jié)果 說明：學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果 數(shù)據(jù)流來源：體檢 數(shù)據(jù)流去向：批準(zhǔn) 組成： 平均流量： 高峰期流量：,An Introduction to Database System,處理過程（續(xù)）,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，“學(xué)生登記表”可如下描述： 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：學(xué)生登記表 說明：記錄學(xué)生的基本情況 流入數(shù)據(jù)流： 流出數(shù)據(jù)流： 組成： 數(shù)據(jù)量：每年3000張 存取方式：隨機(jī)存取,An Introduction to Database System,處理過程（續(xù)）,處理過程“分配宿舍”可如下描述： 處理過程：分配宿舍 說明：為所有新生分配學(xué)生宿舍 輸入：學(xué)生，宿舍 輸出：宿舍安排 處理：在新生報(bào)到后，為所有新生分配學(xué)生宿舍。 要求同一間宿舍只能安排同一性別的學(xué)生， 同一個(gè)學(xué)生只能安排在一個(gè)宿舍中。 每個(gè)學(xué)生的居住面積不小于3平方米。 安排新生宿舍其處理時(shí)間應(yīng)不超過15分鐘。,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，是元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身 數(shù)據(jù)字典在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中不斷修改、充實(shí)、完善,An Introduction to Database System,需求分析小結(jié),設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到可能的擴(kuò)充和改變，使設(shè)計(jì)易于更改，系統(tǒng)易于擴(kuò)充 必須強(qiáng)調(diào)用戶的參與,An Introduction to Database System,下課了。,休息一會(huì)兒。,攀 登,