第3章节关系数据库设计.ppt

第3章 关系数据库设计 3.1 数据库设计概述 3.2 概念结构设计 3.3 逻辑结构设计 3.4 本章小结 3.1 数据库设计概述 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，设计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、管理和利用数据，满足各种用户的应用需求（包括数据需求、处理需求、安全性和完整性需求）。 也就是说，数据库设计不但要建立数据库，而且还要建立基于数据库的应用系统，即设计整个数据库应用系统，这是对数据库设计的广义理解。 本书主要讨论狭义的数据库设计，即设计数据库本身，或者说，设计数据库的各级模式并据此建立数据库，这是整个数据库应用系统设计的一部分。 3.1.1 数据库设计的方法 新奥尔良方法 规范设计法，即运用软件工程思想，将设计过程分为若干阶段和步骤，按照工程化的方法设计数据库。 新奥尔良方法将数据库设计分成需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计四个步骤。 现在常用的规范设计法大多起源于新奥尔良方法，只是在数据库设计的不同阶段上采用了某些具体的技术和方法。 基于E-R模型的数据库设计方法 基于3NF的数据库设计方法 CASE（Computer-Aided Software Engineering，计算机辅助软件工程） 3.1.2 数据库设计的基本步骤 按照规范设计法，可以将数据库设计的全过程分为六个基本阶段（如图3.1所示）： 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库实施 数据库运行和维护 在这六个阶段中，需求分析和概念结构设计可以独立于任何数据库管理系统，因此，在设计的初期，并不急于确定到底采用哪一种数据库管理系统，从逻辑结构设计阶段开始才需要选择一种具体的数据库管理系统。 3.1.2 数据库设计的基本步骤(续) 需求分析阶段得到的用户需求在概念结构设计阶段形成独立于任何数据库管理系统的概念模型（有时也称概念模式），通常用E-R图表示。 在逻辑结构设计阶段，按照一定的转换规则将E-R图转换为某一数据库管理系统支持的数据模型（即逻辑模型，如关系模型），从而形成数据库的逻辑模式；然后在此基础上为不同用户/应用建立必要的视图（View），从而形成数据库的外模式。 在物理结构设计阶段，根据所用数据库管理系统的特点和用户的处理需求，进行物理存储安排、建立必要的索引，从而形成数据库的内模式。 数据库各级模式的形成如图3.2所示。 3.1.2 数据库设计的基本步骤(续) 3.1.2 数据库设计的基本步骤(续) 数据库的设计需要多种人员在不同阶段参与进来，包括系统分析人员、数据库设计人员、数据库管理员、应用开发人员和用户。 系统分析人员和数据库设计人员是数据库设计的核心人员，他们将自始至终参与数据库的设计，他们的水平直接决定了数据库系统的质量。 由于需要对数据库进行全面的管理和控制，数据库管理员也需要参与数据库设计的全过程。 应用开发人员（包括程序员和操作员）在数据库实施阶段参与进来，负责编制程序和准备软硬件环境。 用户在需求分析阶段和概念结构设计阶段参与进来，使设计人员能准确把握用户的各种需求，设计出使用户满意的概念模型；此外，设计出来的数据库最终还要交给用户正式运行，因此，用户还要参与数据库的运行和维护阶段。 3.1.2 数据库设计的基本步骤(续) 需求分析阶段 进行数据库设计首先必须准确了解和分析各种用户的应用需求。 需求分析是整个设计过程的基础，是最困难、也最耗时的一步。 简单地说，需求分析就是分析用户的需求，是设计数据库的起点。 通过调查、收集和分析，获得用户对数据库的以下需求： 数据需求。 处理需求。 安全性与完整性需求。 对用户的以上需求进行分析和表达之后，必须提交 给用户，征得用户的认可。 需求分析阶段的一个重要而困难的任务是收集将来 应用可能涉及到的数据，设计人员应充分考虑到应 用的可扩充性，使系统易于扩充。 3.1.2 数据库设计的基本步骤(续) 概念结构设计阶段 概念结构设计是整个数据库设计的关键，它通过对用户需求进行综合、归纳和抽象，形成独立于任何数据库管理系统的概念模型，通常用E-R图表示。 在需求分析阶段得到的应用需求首先应抽象为信息世界中的概念模型，才能更准确地用某一数据库管理系统支持的数据模型来实现这些需求。 和数据模型相比，概念模型更容易被用户理解，是设计人员和用户之间进行交流的语言，用户的积极参与是数据库设计成功的关键。 3.1.2 数据库设计的基本步骤(续) 逻辑结构设计阶段 逻辑结构设计是将概念模型转换为某一数据库管理系统支持的数据模型（即逻辑模型，如关系模型），并对其进行优化。 此外，逻辑结构设计还要根据用户对数据的不同需求建立必要的视图，即外模式。 3.1.2 数据库设计的基本步骤(续)