第3章 数据库的设计教程教案.ppt

第三章 数据库的设计 数据库系统的设计包括: 数据库的设计 数据库应用系统设计 数据库的设计是指设计数据库的结构特性，即为特定的应用环境构造最优的数据模型； 数据库应用系统设计是指设计出满足各种用户对数据库应用需求的应用程序。用户通过应用程序来访问和操作数据库。 数据库设计概述 通常来说，一个成功的管理信息系统，包括： 50%的业务 50%的软件：由25%的数据库和25%的程序组成。 设计数据库时既要考虑数据库的框架和数据结构，又要考虑应用程序存取数据库和处理数据。 因此，最佳设计不可能一蹴而就，只能是一个反复探寻的过程。 大体上可以将数据库设计分为6个阶段： 需求分析阶段 概念结构设计阶段 逻辑结构设计阶段 物理结构设计阶段 数据库实施阶段 数据库运行和维护阶段 数据库设计的过程 用户需求收集和分析 设计概念模型 设计逻辑模型 数据模型优化 设计物理模型 评价设计、性能预测 物理实现 实验性运行 使用、维护数据库 不满意 不满意 不满意 需求分析阶段 概念设计阶段 逻辑设计阶段 物理设计阶段 数据库实施阶段 数据库结构设计 程序结构设计 数据库运行、维护 1. 需求分析阶段 是数据库设计的第一步，也是最困难、最耗时的一步。 任务：准确了解并分析用户对系统的要求，确定所要开发的应用系统的目标，重点调查用户的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求 结果：产生用户和设计者都能接受的需求说明书，做为下一步数据库概念结构设计的基础。 主要包括数据流图、数据宇典、各种说明性表格、统计输出表、系统功能结构图等。系统需求说明书是以后设计、开发、测试和验收等的重要依据。 需求分析主要是考虑“做什么”，而不是考虑“怎么做”。 需求分析任务 确认系统的设计范围，调查信息需求，收集数据。分析需求调查得到的资料，明确计算机应当处理和能够处理的范围，确定新系统应具备的功能。 综合各种信息包含的数据，各种数据间的关系，数据的类型、取值范围和流向。 建立需求说明文档、数据字典、数据流图。将需求调查文档化，文档既要为用户所理解，又要方便数据库的概念结构设计。 需求分析的基本步骤 1.分析用户活动 通过与用户座谈、跟班工作，或者向专家咨询，查阅规章制度、票据等各种资料，或者采用问卷调查等方式，充分了解用户活动。 目的是了解企业的业务状况、信息流程、经营方式、处理要求以及组织机构等。搞清楚用户的处理流程以后，画出“用户活动图”。 需求分析的基本步骤 3.分析用户活动所涉及的数据 数据流图是描述企业活动及来往于各处理活动之间数据流动的有力工具，被广泛应用于信息系统开发设计中，常作为最后验收系统的依据。 数据流图有四种基本成分： ① 数据流动――用箭头表示 ② 加工――用圆表示 ③ 文件――用直线段表示 ④ 源点和终点――用方框表示 数据流图中反映的是数据流而不是控制流，这是与一般的程序流程图的最大区别。一般地说，画数据流图应遵循“由外向内，自顶而下”的原则进行。 4.分析系统数据 数据流图只表示出系统由哪几部分组成和各部分之间的关系，并没有说明各个成分的含义，数据字典对每个成分都给出确切定义。 数据流图和数据字典结合在一起，加上必要的说明才能构成“系统说明书”。 数据字典产生于数据流图，是对数据流图中的四个成分描述的产物。 数据字典是对用户信息要求的整理和描述。信息需求即定义未来信息系统用到的所有信息，包括用户将向数据库中输入什么信息，从数据库中要得到什么信息，各类信息的内容和结构，信息之间的联系等。 需求分析的基本步骤 2. 概念结构设计阶段 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计。 概念结构设计目标是对需求说明书提供的所有数据和处理要求进行抽象与综合处理，按一定的方法构造反映用户环境的数据及其相互联系的概念模型。 这种概念数据模型与DBMS无关，是面向现实世界的数据模型，用户容易理解。 人们提出了多种概念结构设计的表达工具，其中最常用、最有名的是E-R模型。 设计概念结构通常有四类方法： 自顶向下 自底向上 逐步扩张 混合策略 实际应用中这些策略井没有严格的限定，根据具体业务的特点选择。 在概念结构设计阶段，首先要对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织，形成实体、实体的属性，标识实体的码，确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n)， 针对各个局部应用设计局部视图（如分E-R图）。合并局部视图，通过消除各局部视图的属性冲突、命名冲突、结构冲突、数据冗余等，最终集成为一个全局视图（如整体的E-R图）。 概念模型是数据库逻辑设计的依据，是整个数据库设计的关键。 3. 逻辑结构设计阶段 任务：将概念结构进一步转化为某一DBMS支持的数据模型。包括数据库模式和外模式。 首先需