[教学研究]数据库原理与应用.ppt

An Introduction to Database System 第五章 数据库设计 5.1 数据库设计概述 5.2 需求分析 5.3 概念结构设计 5.4 逻辑结构设计 5.5 物理结构设计 5.6 数据库实施和维护 5.1 数据库设计概述 5.1.1 数据库设计的任务 5.1.2 数据库设计的特点 5.1.3 数据库设计方法 5.1.4 数据库设计的基本步骤 5.1.1数据库设计的任务 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的信息要求和处理要求。 也就是把现实世界中的数据，根据各种应用要求，加以合理地组织，满足硬件和操作系统的特性，利用已有的DBMS来建立能够实现系统目标的数据库和应用系统。 5.1.2 数据库设计的特点 数据库设计是一项涉及多学科的综合性技术，它的建设是硬件、软件和干件的结合。 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：数据库的结构设计是指根据给定的应用环境，进行数据库的模式或子模式等的设计。它包括数据库的概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。 行为（处理）设计：指用户对数据库的操作，这些要通过应用程序来实现，所以数据库的行为设计就是应用程序的设计。 数据库设计的特点（续） 5.1.3 数据库设计方法 数据库设计方法可分为：手工试凑法、规范设计法、计算机辅助设计法。 手工试凑法是最早使用的数据库设计方法。这种方法依赖于设计者的经验和技巧，缺乏科学理论和工程原则的支持，设计的质量很难保证，常常是数据库运行一段时间后又发现各种问题，这样再重新进行修改，增加了系统维护的代价。因此这种方法越来越不适应发展的需要。 数据库设计方法（续） 为了改变这种情况，1978年10月，来自三十多个国家的数据库专家在美国新奥尔良（New Orleans）市专门讨论了数据库设计问题，他们运用软件工程的思想和方法，提出了数据库设计的规范，这就是著名的新奥尔良法，它是目前公认的比较完整和权威的一种规范设计法。新奥尔良法将数据库设计分成需求分析（分析用户需求）、概念设计（信息分析和定义）、逻辑设计（设计实现）和物理设计（物理数据库设计）。目前，常用的规范设计方法大多起源于新奥尔良法，并在设计的每一阶段采用一些辅助方法来具体实现。 下面简单介绍几种常用的规范设计方法。 数据库设计方法（续） 1．基于E-R模型的数据库设计方法 基于E-R模型的数据库设计方法是由P.P.S.chen于1976年提出的数据库设计方法，其基本思想是在需求分析的基础上，用E-R（实体—联系）图构造一个反映现实世界实体之间联系的概念模型，然后再将此概念模型转换成基于某一特定的DBMS的数据模型。 2．基于3NF的数据库设计方法 基于3NF的数据库设计方法是由S·Atre提出的结构化设计方法，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。 除了以上两种方法外，规范化设计方法还有基于视图的数据库设计方法、实体分析法、属性分析法和基于抽象语义的设计方法等，这里不再详细介绍。 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。 数据库设计方法简述（续） 计算机辅助设计法是指在数据库设计的某些过程中模拟某一规范化设计的方法，并以人的知识或经验为主导，通过人机交互方式实现设计中的某些部分。 目前许多计算机辅助软件工程（Computer Aided Software Engineering，CASE）工具可以自动或辅助设计人员完成数据库设计过程中的很多任务。比如SYSBASE公司的PowerDesigner和Oracle公司的Designer 2000。 5.1.4 数据库设计的基本步骤 按照规范设计法，考虑数据库及其应用系统开发全过程，我们可将数据库设计分为以下六个阶段： 　⒈需求分析阶段 2.概念结构设计阶级 3.逻辑结构设计阶段 4.物理结构设计阶段 5.数据库实施阶段 6.数据库运行和维护阶段 数据库设计的基本步骤（续） 需求分析阶段 分析用户数据需求与处理需求。 概念设计阶段 对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成独立于具体DBMS的概念模型(E-R图) 数据库设计的基本步骤（续） 逻辑设计阶段 首先将E-R图转换成具体的DBMS支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式 然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(View)，形成数据的外模式