信息系统与数据库技术 教学课件 作者刘晓强讲义 D2008 5_关系数据库设计.ppt

第5章 关系数据库设计 数据库设计概述：设计方法和步骤 数据库设计的需求分析 数据库概念设计 数据库逻辑设计 数据库物理设计 数据库实施 数据库运行与维护 5.1数据库设计概述 数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分。数据库设计是指为一个给定的应用环境建立数据库的过程，其设计目标是要建立一个能正确反映给定的信息应用需求，能被某个现有的DBMS所接受并能使系统具有较好性能的关系数据模型。 5.1.1数据库设计方法 1．直观设计法 直观设计法也叫手工试凑法，早期用于设计一些小型系统的数据库设计。依赖于设计者的经验和技巧，缺乏科学理论和工程方法的支持，不适应信息管理发展的需要。 2．规范设计法 规范设计法是运用软件工程的思想和方法，以各种设计准则和规程，进行数据库设计的方法。规范设计法从本质上来说仍然是手工设计方法，其基本思想是过程迭代和逐步求精。 新奥尔良（New Orleans）方法是规范设计法中比较著名的一种方法。它将数据库设计分为四个阶段：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。后经改进，分为六个阶段：数据库需求分析、数据库概念设计、数据库逻辑设计、数据库物理设计、数据库实施和数据库运行与维护。 常用规范方法： 1) 基于E-R模型的数据库概念设计。其基本思想是在需求分析的基础上，用E-R图来构造一个反映现实世界实体之间联系的信息模式，它是数据库概念设计阶段广泛采用的方法。 2) 基于3NF（第三范式）的数据库逻辑设计。该方法是结构化设计方法，其基本思想是在需求分析的基础上，确定数据库模式中的全部属性和属性间的依赖关系，将它们组织在一个单一的关系模式中，然后再分析模式中不符合3NF的约束条件，将其进行投影分解，规范成若干个3NF关系模式的集合。它是关系数据库设计中逻辑阶段可以采用的一种有效方法。 3) 基于视图的数据库设计方法。先从分析各个应用的数据着手，其基本思想是为每个应用建立自己的视图，然后再把这些视图汇总起来合并成整个数据库的概念模式。 3.计算机辅助设计方法 是利用一些专门的CASE软件工具来支持数据库设计过程。数据库自动化设计法是指数据库设计整个过程完全由计算机完成。常用软件： 数据库设计的特点 1）反复性：数据库设计不可能一气呵成，需要反复推敲和修改才能完成。 2）试探性：与解决一般问题不同，数据库设计的结果经常不是唯一的，所以设计的过程通常是一个试探的过程。数据库的设计结果很难达到非常满意的效果，常常为了达到某些方面的优化而降低另一方面的性能。 3）分步进行：数据库设计常常由不同的人员分阶段进行。为使整个数据库的设计变得条理清晰、目的明确，必须在每一步分段把关，逐级审查，保证数据库设计的质量和进度。 5.1.2数据库设计步骤 前四个步骤为数据库系统的分析与设计；后两个步骤为数据库系统的实施、运行与维护。 1）需求分析：了解和分析用户的应用需求（包括信息需求和处理需求），进行需求收集和分析，并以数据流图、数据字典等形式加以描述。 2）概念设计：把需求分析阶段得到的用户需求进行综合、归纳和抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念数据模型。 3）逻辑设计：按照一组转换规则，将概念设计阶段产生的概念模型转换为某个DBMS支持的逻辑数据模型。 4）物理设计：是为逻辑模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存取结构和存取方法）。 5）数据库实施：设计人员运用DBMS提供的数据库语言及其宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。 6）数据库运行与维护：数据库试运行后，即可投入正式运行。数据库在运行期间应不断地对其进行评价、调整与修改。 5.2数据库设计的需求分析 目标：给出应用领域中数据项、数据项之间的关系和数据操作任务的详细定义，为数据库系统的概念设计、逻辑设计和物理设计奠定基础，为优化数据库系统的逻辑结构和物理结构提供可靠依据。 需求分析是整个数据库设计过程的基础。决定了以后各步设计的速度与质量。 5.2.1需求分析的方法 在用户的积极配合下，通过查阅文档、面谈、观察业务操作、问卷调查等手段来收集用户的信息内容和处理要求。? （1）结构化分析方法（Structured Analysis，SA） 用于需求分析的方法有多种，主要方法有自顶向下和自底向上两种。其中自顶向下的结构分析方法（简称SA方法）是一种简单实用的方法。 SA方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，用数据流图描述系统，处理过程的处理逻辑常借助判定表或判定树来描述，而系统中的数据则是借助数据字典来描述。 （2）数据流图（Data Flow Diagram，DFD） 数据流图从数据传递和加工的角度，来刻画数据流从输入到输出的移动变换过程。 （3）数据字典 数