一章数据库技术及应用.ppt
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1、第4章 数据库技术及应用,计算机教学实验中心 2006,软件开发技术基础,第2/共67页,问题的提出,如何创建数据库? 创建数据库有哪些步骤? 使用什么工具创建数据库? ,第3/共67页,第二部分 数据库设计,需求分析 概念设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库实施阶段,第4/共67页,一、需求分析与概念设计,1需求分析 2概念设计,第5/共67页,1需求分析,任务:收集、分析、理解、确定用户的要求;再把用户的要求精确、完整地描述表达出来。 目的: 回答“要解决什么问题?”,既系统“做什么?”。 具体: 详细调查要处理的对象 了解原系统工作概况 确定新系统的功能 考虑今后可能的扩充和改变,第
2、6/共67页,了解用户需求有关的问题,什么是需求?希望,功能,限制,必需品,任何必要的东西; 什么时候? 从确定方案开始; 为什么? 用户的需求是开发需要的依据; 来自哪里? 来自用户,工业标准,和实践经验; 如何实现?使所有相关的人参与需求分析活动,通过有效的交流实现; 谁来做? 用户,管理人员,开发人员,维护人员。,第7/共67页,用户参与需求分析的重要性,根据Standish Group 1994年发表的一份研究报告统计,延迟的、超出预算的、未完成工程的最普遍的原因是: 缺少用户参与; 不完备的需求规范; 改变需求规范。,第8/共67页,需求分析的难点, 问题的复杂性 涉及因素多而;如运
3、行环境和系统功能等。 交流障碍 涉及不同类型人员较多,知识背景、角度、角色的不同; 不完备性和不一致性 用户对问题的陈述有矛盾、片面性等造成; 需求易变性 需求是变化的。,第9/共67页,需求工作的重要性,IBM公司有关研究的结果表明: 有效的需求管理可以降低开发成本。 通常改正需求错误需要付出改正其他错误10倍以上的代价。 需求错误通常导致软件工程中全部错误的25-40%。 改正很少的需求错误可以避免大量耗费在返工上的成本和时间。,第10/共67页,获取用户对数据库的要求,信息要求 要从数据库中获得信息的内容与性质。 处理要求 要完成什么处理功能,对处理的响应时间有什么要求。 安全性与完整性
4、要求 安全性:不同用户使用和操作数据库的情况; 完整性:描述数据之间的关联以及数据的取值范围要求。,第11/共67页,案例分析教学管理,管理的对象: 教师、学生、课程、上课和学习。 功能: 教师要了解学生、课程、学习的情况、学生要了解教师、课程、学习的情况。 信息: 教师、学生、课程、学习的有关信息; 处理: 查询、统计、排序、增加、删除、修改、浏览等。,第12/共67页,2概念设计,概念设计是数据库设计的核心环节。 即将实际待求解的问题抽象相互关联又各自独立的实体。 具体步骤: 以需求分析的结果为依据; 以数据流图DFD和数据字典DD提供的信息作为输入; 运用信息模型工具对目标进行描述; 以
5、用户能够理解的形式表达信息。 方法:用E-R方法得到概念模型E-R图。,第13/共67页,重点是“数据”和“处理”,信息要求 要从数据库中获得信息的内容与性质,从而导出DB中需要存储的数据 处理要求 要完成什么处理功能,对处理的响应时间的要求 安全性 视图定义、访问控制、数据加密、跟踪审查 完整性要求 主键不能为NULL,第14/共67页,二、概念设计,概念设计是DB设计的核心环节。概念数据模型是对现实世界的抽象和模拟。 概念设计目前采用最广泛的是ER方法。将现实世界抽象为具有属性的实体及及联系。 画出一张ER图,就得到了一个对系统信息的初步描述,进而形成数据库的概念模型。,第15/共67页,
6、案例分析教学管理,教学由学生、课程、教师、学习、任课等实体组成。 学生属性:学号、姓名、性别、年龄、班级 课程属性:课程号、课程名称 教师属性:姓名、课程号、课时 学习属性:学号、课程号、分数 任课属性:教师名、课程号、教室,第16/共67页,教学管理E-R图,第17/共67页,三、逻辑结构设计,设计逻辑结构分三步: 将概念结构转化为一般的关系模型 将转化来的关系模型向特定DBMS支持下的数据模型转换 对数据模型进行优化,第18/共67页,1. 数据库逻辑模型的产生,概念模型按一定规则可以转换成数据模型。这种转换的原则如下: 一个实体转换成一个关系模式 一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模
7、式,也可以与任意一端对应的关系模式合并。 一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式,也可以与n端对应的关系模式合并。 一个m:n联系转换为一个 关系模式。 三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。 同一实体集的实体间的联系,也可以按1:1、1:n和m:n三种情况分别处理。,第19/共67页,一个实体型转换为一个关系模式,实体的属性就是关系的属性,实体的主码就是关系的主码。,学生(学号,姓名,年龄,性别),第20/共67页,一个1:1 联系转换为一个关系模式,若转换为一个独立的关系模式: 各实体的主码以及联系本身的属性均转换为关系的属性,每个实体的主码均是该关系的候选码。 若与一
8、端的关系模式合并: 则在该关系模式的属性中加入另一个关系模式的主码和联系本身的属性 。,第21/共67页,举例,有3种方案可供选择。,第22/共67页,3种方案比较,方案1 职工(职工号,姓名,年龄) 产品(产品号,产品名,价格) 负责(职工号,产品号) 方案2 职工(职工号,姓名,年龄,产品号) 产品(产品号,产品名,价格) 方案3 职工(职工号,姓名,年龄) 产品(产品号,产品名,价格,职工号) 方案1关系多,增加了系统的复杂性;方案2由于并非每个职工都负责产品,导致产品号属性出现NULL;方案3比较合理。,第23/共67页, 1:n联系转换为关系模式,有2种方案可供选择。,第24/共67
9、页,有2种方案,对应一个独立的关系模式: 与该联系相连的各实体的主码以及联系本身的属性均转换为关系的属性,而关系的主码为n端实体的主码。 与n端对应的关系模式合并: 联系本身的属性均换为关系的属性,再加1端实体的主码。,第25/共67页,2种方案比较,方案1 仓库(仓库号,地点,面积) 产品(产品号,产品名,价格) 仓储(仓库号,产品号,数量) 方案2(与n端对应的关系合并) 仓库(仓库号,地点,面积) 产品(产品号,产品名,价格,仓库号,数量) 方案1对仓储变化大的场合比较适用;方案2适应仓储变化小的应用场合。因此方案2较优。,第26/共67页, m:n联系,一个m:n联系转换为一个关系模式
10、。 与该联系相连的各实体的主码以及联系本身的属性均转换为关系的属性。而关系的主码为各实体主码的组合。,第27/共67页,m:n关系示意图,第28/共67页,转换的关系模型,学生(学号,姓名,年龄,性别) 课程(课程号,课程名,学时数) 选修(学号,课程号,成绩),第29/共67页,三个及以上实体间联系,三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。 与该多元联系相连的各实体的主码以及联系本身的属性均转换为关系的属性。而关系的主码为各实体主的组合。,第30/共67页,将多对多联系E-R图转换为关系模形,第31/共67页,举例,供应商(供应商号,供应商名,地址) 零件(零件号,零件名,单价
11、) 产品(产品号,产品名,型号) 供应(供应商号,零件号,产品号,数量),第32/共67页, 同一实体集联系,可以按: 1:1 (一对一) 1:n (一对多) m:n (多对多) 三种情况分别处理,第33/共67页,将同实体集1:n联系转换为关系模型,方案1:转换为两个关系模式。 职工(职工号,姓名,年龄) 领导(领导工号,职工号) 方案2:转换为一个关系模式。 职工(职工号,姓名,年龄,领导工号) 方案2关系少,且能充分表达原有的数据关系,故方案2较好。,第34/共67页,将同实体集m:n联系转换为关系模型,零件(零件号,名称,价格) 组装(组装件号,零件号,数量) 组装件号为组装后的组合零
12、件号。,第35/共67页,2数据模型的优化,以规范化理论为指导 确定数据依赖。按需求分析,写出各属性之间的数据依赖。 考查是否存在部分函数依赖、传递函数依赖等,确定各关系模式分别属于第几范式。 按照需求分析对数据处理的要求,确定是否需要对它们进行合并或分解。,第36/共67页,3设计用户模式,对某一类数据的结构、联系和约束的描述称为数据模式。外模式是用逻辑数据模型对用户的数据的描述。 利用视图功能设计更符合局部用户需要的用户外模式。 (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外模式,以满足系统对安全性的要求。,第37/共67页,三、数据库物理设计及实施,物理设备上的存储
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