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4.4 数据库设计 什么是数据库设计 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求（信息管理要求和数据操作要求） 在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据库应用系统。 重要性与必要性 一个系统能否被用户接受，数据库设计的质量是至关重要的。 数据库是信息系统的核心和基础 一个设计不良的数据库会产生很多错误，这些错误可能导致错误的决策，会对企业造成巨大的损失，而一个设计良好的数据库可以为企业领导提供很好的决策支持。 必要性 DBMS只是提供一个舞台 数据库设计人员应该具备的技术和知识 数据库的基本知识和数据库设计技术 计算机科学的基础知识和程序设计的方法和技巧 软件工程的原理和方法 应用领域的知识 数据库设计的特点 数据库建设是硬件、软件和干件的结合 三分技术，七分管理，十二分基础数据 技术与管理的界面称之为“干件” 数据库设计应该与应用系统设计相结合（?） 结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构 行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等 数据库设计的特点 数据库设计的目标 数据库设计的目标是创建一个性能良好，能够满足不同用户使用要求，又能被选定DBMS所接受的数据库及基于该数据库上的应用程序。 数据库设计步骤 数据库各级模式的设计 1.需求分析 需求分析过程 数据流图 数据字典 2.概念结构设计 回顾E-R概念模型 设计概念结构的E-R模型可采用的方法： 自顶向下 自底向上 由里向外 混合策略 自底向上的方法指先建立各局部应用的E-R模型，然后在把他们集成，得到全局概念结构的E-R模型。 例：在简单的教务管理系统中，有如下实体及语义约定： 学生：学号、姓名、性别、年龄、所属系； 课程：课程号、课程名、开课单位、任课教师号； 教师：教师号、姓名、性别、职称、讲授课程号； 系： 系名、电话、教师号、教师名。 每个学生可选修多门课程，每门课程可为多个学生选修。 每个教师可讲授多门课程，每门课程可为多个教师讲授。 每个系可有多个教师，每个教师只能属于一个系。 每个系可以开设多门课程，每门课程可由多个系开设。 分别设计学生选课和教师任课的局部信息E-R图。 学生选课局部E-R图 教师任课局部E-R图 总体E-R模型设计 综合各部分局部E-R模型，就可以得到系统的总体E-R模型。集成的方法有两种： ① 多元集成法，一次性将多个局部E-R图合并为一个全局E-R图。 ② 二元集成法，先集成两个重要的局部E-R图，以后用累加的方法逐步将一个新的E-R图集成进来。 属性冲突：属性类型、取值范围、取值单位等冲突。 命名冲突：同名异义，异名同义。 结构冲突： 同一对象在不同应用中具有不同的抽象； 同一实体在不同局部E-R图中属性组成不同； 实体之间的联系在不同的局部E-R图中呈现不同类型。 冗余 局部E-R图集成总体E-R图，每次集成 可分两步： （1）合并，消除局部E-R模型的冲突，生成初步的E-R图。 （2）修改，消除不必要的冗余，生成基本E-R图。 3.逻辑结构设计 逻辑结构设计目标 将概念结构转换为一个特定的DBMS可处理的数据模型和数据库模式。 数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 关系模型是一组关系模式的集合。因此，数据库逻辑结构设计很重要的工作就是将E-R图转换为关系模式。 3.逻辑结构设计 1. E-R图向关系模型转换 2. 应用规范化理论对关系模式进行优化。 1. E-R图向关系模型转换 对于E-R图中的每个实体都转换为一个关系模式，该关系模式应包括对应实体的全部属性。 对于E-R图中的联系，应根据不同的联系类型采取不同的方法加以实现。 系（系名，电话） 学生（学号，姓名，性别，年龄，系名） 教师（教师号，教师名，性别，职称，系名） 课程（课程号，课程名） 选修（学号，课程号，成绩） 讲授（教师号，课程号） 关系规范化与优化 规范化理论为判断关系逻辑模式优劣的提供了理论依据。 考察关系模式的函数依赖关系，确定范式等级。 对关系模式进行合并分解。 一般对于具有相同主码的关系模式可以进行合并。 根据设计需要使关系满足一定级别的范式。 设计用户子模式 定义用户外模式时应该注重的问题 包括三个方面： (1) 使用更符合用户习惯的别名 (2) 针对不同级别的用户定义不同的View ，以 满足系统对安全性的要求。 (3) 简化用户对系统的使用 例 关系模式产品（产品号，产品名，规格，单价，生产车间，生产负责人，产品成本，产品合格率，质量等级），可以在产品关系上建立两个视图：