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第八章 数据库设计 8.1 数据库设计概述 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，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）。 8.1 数据库设计概述 数据库是信息系统的核心和基础 它把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来； 提供存储、维护、检索数据的功能； 使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息。 8.1 数据库设计概述 结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合 结构设计：针对给定的应用环境，进行数据库的关系模式或子模式的设计。包括数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计。给出各应用程序共享的结构，是静态和稳定的，一经形成不易改变。 行为设计：确定数据库用户的行为和动作，即通过应用程序来实现对数据库的操作。而用户的行为总是使数据库的内容发生变化，所以行为设计是动态的。 8.1 数据库设计概述 传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策； 早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了对行为的设计。 8.1 数据库设计概述 直观设计法（早期方法） 设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系； 缺乏科学理论和工程方法的支持，工程质量难以保证； 数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，增加了维护代价。 8.2 数据库设计的过程 　六个阶段： 1. 需求分析阶段； 2. 概念设计阶段； 3. 逻辑设计阶段； 4. 物理设计阶段； 5. 数据库实施阶段； 6. 数据库运行和维护阶段。 8.2 数据库设计的过程 1. 系统分析和数据库设计人员 数据库设计的核心人员 自始至终参与数据库设计 其水平决定了数据库系统的质量 8.2.2 需求分析阶段 需求分析就是分析用户的需要与要求： 需求分析是设计数据库的起点； 需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用。 8.2.2 需求分析阶段 1. 调查分析用户活动 调查组织机构情况，以及各部门的业务活动情况。 2. 收集和分析需求数据，确定系统边界 在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种需求，包括用户的信息需求、处理需求、安全性和完整性需求等，并确定哪些功能由计算机或将来由计算机完成，哪些活动由人工完成。 3. 编写系统需求分析报告 数据流图、功能模块图、数据字典等。 8.2.2 需求分析阶段 需求分析的重点：“数据”和处理 8.2.2 需求分析阶段 需求分析的难点：确定用户的最终需求 8.2.2 需求分析阶段 8.2.2 需求分析阶段 实例：假设我们要开发一个学校管理系统。 1．经过可行性分析和初步需求调查，抽象出该系统最高层数据流图，该系统由教师管理子系统、学生管理子系统、后勤管理子系统、图书管理子系统，每个子系统分别配备一个开发小组。 2．进一步细化各个子系统。 其中学生管理子系统开发小组通过进行进一步的需求调查，明确了该子系统的主要功能是进行学籍管理和课程管理，包括学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况的管理。通过详细的信息流程分析和数据收集后，他们生成了该子系统的数据流图。 数据流图 8.2.2 需求分析阶段 数据字典是各类数据描述的集合。 数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果。 数据字典用来说明或描述系统中数据的静态组成结构，是数据库系统中各类数据属性的清单，在数据库设计中占有很重要的地位。 数据字典在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善。 8.2.2 需求分析阶段 数据项 数据结构 数据流 数据存储 处理过程 8.2.2 需求分析阶段 数据项是不可再分的数据单位。 数据项描述｛数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系｝ 8.2.2 需求分析阶段 数据结构反映了数据之间的组合关系。 可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成，或由若干个数据项和数据结构混合组成。 数据结构描述｛数据结构名，含义说明，组成:｛数据项或数据结构｝｝ 8.2.2 需求分析阶段 数据流是数据结构在系统内传输的路径。 数据流描述｛数据流名，说明，数据流来源，数据流去向，组成:｛数据结构｝，平均流量，高峰期流量｝ 数据流来源：说明该数据流来自哪个过程； 数据流去向：说明该数据流将到哪个过程去； 平均流量：在单位时间里的传输次数； 高峰期流量：在高峰时期的数据流量。 8.2.2 需求分析阶段 数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。 数据存储描述｛数据存储名，说明，编号，