数据库系统的设计方法.ppt
《数据库系统的设计方法.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数据库系统的设计方法.ppt(162页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第三章 数据库设计,学习目的和要求,数据库设计的目的、 意义及内容 数据库系统设计 方法及步骤,为什么需要设计数据库?,修建茅屋需要设计吗?,修建大厦需要设计吗?,结论:当数据库比较复杂时我们需要设计数据库,为什么需要设计数据库?,良好的数据库设计 节省数据的存储空间 能够保证数据的完整性 方便进行数据库应用系统的开发,糟糕的数据库设计 数据冗余、存储空间浪费 内存空间浪费 数据更新和插入的异常,第三章 数据库设计,数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施和维护,数据库设计概述,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(设计)优化的数据库
2、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和管理数据,满足各种用户的应用需求,包括信息管理要求和数据操作要求。 目标:为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效率的运行环境,数据库设计概述,数据库设计的特点 数据库设计方法 数据库设计的基本步骤,数据库设计的特点,数据库建设的基本规律 三分技术,七分管理,十二分基础数据 管理 数据库建设项目管理 企业(即应用部门)的业务管理 基础数据 收集、入库 更新新的数据,数据库设计概述,数据库设计的特点 数据库设计方法 数据库设计的基本步骤,数据库设计方法,手工与经验相结合方法 设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系 数据
3、库运行一段时间后常常不同程度地发现各种问题,增加了维护代价 规范设计法 基本思想:过程迭代和逐步求精,数据库设计方法(续),计算机辅助设计 ORACLE Designer 2000 SYBASE PowerDesigner Microsoft Visio,数据库设计概述,数据库设计的特点 数据库设计方法 数据库设计的基本步骤,软件项目开发周期,需求分析阶段:分析客户的业务和数据处理需求; 概要设计阶段:设计数据库的E-R模型图,确认需求信息的正确和完整; 详细设计阶段:将E-R图转换为多张表,进行逻辑设计,并应用数据库设计的三大范式进行审核; 代码编写阶段:选择具体数据库进行物理实现,并编写
4、代码实现前端应用; 软件测试阶段: 安装部署:,现实世界,数 据 库,数据库设计的基本步骤,数据库设计分6个阶段 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 需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统 逻辑设计和物理设计与选用的DBMS密切相关,数据库设计的基本步骤(续),一、数据库设计的准备工作:选定参加设计的人 1.系统分析人员、数据库设计人员 自始至终参与数据库设计 2. 用户和数据库管理员 主要参加需求分析和数据库的运行维护 3.应用开发人员(程序员和操作员) 在系统实施阶段参与进来,负责编制程序和准备软硬件环境,数据库设计的基本步骤(续),二、数
5、据库设计的过程(六个阶段) 需求分析阶段 准确了解与分析用户需求(包括数据与处理) 最困难、最耗费时间的一步,数据库设计的基本步骤(续),概念结构设计阶段 整个数据库设计的关键 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象,形成一个独立于具体DBMS的概念模型,数据库设计的基本步骤(续),逻辑结构设计阶段 将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型 对其进行优化,数据库设计的基本步骤(续),数据库物理设计阶段 为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和存取方法),数据库设计的基本步骤(续),数据库实施阶段 运用DBMS提供的数据库语言(如SQL)及宿主语言,根据逻辑设计和物理设计的
6、结果 建立数据库 编制与调试应用程序 组织数据入库 进行试运行,数据库设计的基本步骤(续),数据库运行和维护阶段 数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行 在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改,设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复,数据库的设计步骤,第三章 数据库设计,数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施和维护,需求分析,需求分析的任务 需求分析的方法 数据流图和数据字典,需求分析的任务,需求分析的任务 需求分析的重点 需求分析的难点,需求分析的任务,详细调查现实世界要处理的对象(组织、部门、企业等) 充分
7、了解原系统(手工系统或计算机系统) 明确用户的各种需求 收集和分析需求数据,确定新系统边界 充分考虑今后可能的扩充和改变,需求分析的重点,调查的重点是“数据”和“处理”,获得用户对数据库的要求 信息要求 处理要求 安全性与完整性要求,需求分析的难点,确定用户最终需求 用户缺少计算机知识 设计人员缺少用户的专业知识 解决方法 设计人员必须不断深入地与用户进行交流,需求分析,需求分析的任务 需求分析的方法 数据流图和数据字典,需求分析的方法,调查需求 达成共识 分析表达需求,调查用户需求的具体步骤, 调查组织机构情况 调查各部门的业务活动情况。 在熟悉业务活动的基础上,协助用户明确对新系统的各种要
8、求。 确定新系统的边界,常用调查方法,(1) 跟班作业 (2) 开调查会 (3) 请专人介绍 (4) 询问 (5) 设计调查表请用户填写 (6) 查阅记录,需求分析过程,需求分析过程,分析和表达用户需求,结构化分析方法(Structured Analysis,简称SA方法) 从最上层的系统组织机构入手 自顶向下、逐层分解分析系统,分析和表达用户需求(续),1首先把任何一个系统都抽象为:,分析和表达用户需求(续),2分解处理功能和数据 (1)分解处理功能 将处理功能的具体内容分解为若干子功能 (2)分解数据 处理功能逐步分解同时,逐级分解所用数据,形成若干层次的数据流图 (3)表达方法 处理逻辑
9、:用判定表或判定树来描述 数据:用数据字典来描述 3将分析结果再次提交给用户,征得用户的认可,需求分析,需求分析的任务 需求分析的方法 数据流图和数据字典,数据流图,数据流:用标有名字的箭头表示有流向的数据。 数据处理:用标有名字的圆圈表示对数据进行加工或变换。 数据存储:以类似书本的符号表示数据暂存的处所对数据文件进行的处理,可以用指向或离开的箭头表示。 数据来源及终点:用命名的方框表示,表明数据的来源或数据去向。,数据流图,画数据流图的一般步骤如下: (1)首先画系统的输入输出,即先画顶层数据流图。,图书借还系统顶层数据流图,数据流图,(2)画系统内部,即画下层数据流图。,图书借还系统0层
10、数据流图,数据流图,(2)进一步分解,得到下一层数据流图。,2号图:,3号图:,数据流图,在画数据流图时应注意以下几点: 自外向内、自顶向下、逐层细化、完善求精 命名、输入流和输出流不能同名 每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流,反映出此加工数据的来源与加工的结果。 编号 父图与子图的平衡,举例 教务管理数据流图,数据字典,数据流图表达了数据和处理的关系,对各个数据 流、加工、数据文件并没有详细的说明。 数据字典就是用来定义数据流图中的各个成分的 具体含义,是各类数据描述的集合,即元数据, 而非数据本身。,数据字典,数据字典的用途 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
11、的内容 数据项 数据结构 数据流 数据存储 处理过程, 数据项,数据项是不可再分的数据单位 对数据项的描述 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,数据项 之间的联系 , 数据项,例如: 读者编号=C(13) 表示长度为13的字符串 借书日期=D(8) 表示长度为8的日期类型 借否=.T.|.F. .T.表示已借,.F.表示未借 罚款数=N(5,1) 表示长度为5、小数位数为1 位的实数, 数据结构,数据结构反映了数据之间的组合关系。 一个数据结构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
12、合组成。 对数据结构的描述 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, 数据结构,例如: 借书单 = 读者编号 + 图书编号 借书记录 = 读者编号 + 图书编号 + 借书日期, 数据流,数据流是数据结构在系统内传输的路径。 对数据流的描述 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,例如: 图书借还管理系统的数据流: 读者要求 = 借书单| 还书单 借书单 = 读者编号 + 图书编号 还书单 = 图书编号 借书记录 = 读者编号 + 图书编号 + 借书日期 过期罚款单 = 读者编号 + 姓名 + 罚款数, 数据存储
13、,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。 对数据存储的描述 数据存储描述数据存储名,说明,编号, 输入的数据流 ,输出的数据流 , 组成:数据结构,数据量,存取 频度,存取方式, 数据存储,例如: 读者文件: 数据组成:读者编号 + 姓名 + 班号 数据组织:按读者编号递增排列, 处理过程,具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述 处理过程说明性信息的描述 处理过程描述处理过程名,说明,输入:数据流, 输出:数据流,处理:简要说明, 处理过程,例如: 加工编号:2.1 加工名字:借书查找 加工功能:根据借书单中读者编号,确定是否为有效的读者,然后根据借书单中的图书编号,
14、在图书文件中查找该编号且尚未借出的图书记录。,数据字典,数据字典是关于数据库中数据的描述,是元数据,而不是数据本身 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,需求分析小结,设计人员应充分考虑到可能的扩充和改变,使设计易于更改,系统易于扩充 必须强调用户的参与,第三章 数据库设计,数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施和维护,概念结构设计,概念结构设计的方法与步骤 局部视图设计 视图的集成,概念结构设计的方法与步骤,设计概念结构的四类方法 1、自顶向下 首先定义全局概念结构的框架,然后逐步细化,自顶向下策略,概念结构设计的方法
15、与步骤(续),2、自底向上 首先定义各局部应用的概念结构,然后将它们集成起来,得到全局概念结构。,自底向上策略,概念结构设计的方法与步骤(续),3、逐步扩张 首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩充,以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构,直至总体概念结构,逐步扩张策略,概念结构设计的方法与步骤(续),4、混合策略 将自顶向下和自底向上相结合,用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架,以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。,概念结构设计的方法与步骤(续),常用策略 自顶向下地进行需求分析 自底向上地设计概念结构,概念结构设计的方法与步骤(续),自底向上设计概念结构的步骤 第1步:抽
16、象数据并设计局部视图 第2步:集成局部视图,得到全局概念结构,概念结构设计,概念结构设计的方法与步骤 局部视图设计 视图的集成,局部视图设计,设计分E-R图的步骤: 选择局部应用 逐一设计分E-R图, 选择局部应用,在多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图,作为设计分E-R图的出发点 通常以中层数据流图作为设计分E-R图的依据,选择局部应用(续),设计分E-R图的出发点, 逐一设计分E-R图,任务 将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来 参照数据流图,标定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码 确定实体之间的联系及其类型(1:1,1:n,m:n),逐一设计分E-R图(续),两
17、条准则 (1)属性不能再具有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项,不能再由另一些属性组成 (2)属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间,逐一设计分E-R图(续),职称作为一个属性或实体,逐一设计分E-R图(续),病房作为一个实体,逐一设计分E-R图(续),仓库作为一个实体,逐一设计分E-R图(续),实例学校管理系统的E-R图设计 学校管理系统的主要功能: (1)人员管理:按照院系管理师生,教师按教研室管理,学生按班级管理。 (2)教师任课:包括课程、教师和任课情况 (3)教师科研:包括科研项目、教师参加情况和教师科研成果 (4)学生学习:包括学生、课程和所选课程的成绩 (5)体
18、育运动:包括学生、运动队和参加情况,逐一设计分E-R图(续),(1)人员管理 院系(院系编号、院系名称、负责人、人数、办公室) 教研室(教研室号、教研室名、主任姓名、人数) 教师(教师号、姓名、性别、年龄、学历、工龄、职称、 任职时间) 教师简历(起始时间、终止时间、工作单位、任职) 班级(班级号、专业、班主任) 学生(学号、姓名、性别、年龄、联系电话),逐一设计分E-R图(续),(1)人员管理 一个院系内有若干个教研室,一个教研室只属于一个院系。 一个院系内有若干个班级,每个班级都有若干名学生,每 个学生只属于一个班级,每个班级只属于一个院系。 教研室内有若干名教师,一个教师只属于一个教研室
19、。 每位教师有若干份简历。,逐一设计分E-R图(续),(2)教师任课 院系(院系编号、院系名称) 课程(课程编号、课程名、课程类别、总课时、学分) 教师(教师号、姓名、性别、职称) 每个院系开设多门课程,每门课程只属于一个院系。 每名教师可以教多门课程,每门课程可以由多名教师任 教,任教包括时间和班级。 每学期同一班级每门课只有一名教师任教。,逐一设计分E-R图(续),(3)教师科研 科研项目(项目编号、项目名称、项目来源、项目经费) 教师(教师号、姓名、性别、职称) 科研成果(项目编号、项目名称、完成时间、担任工作) 每名教师可以参加多项科研项目,可以积累多项科研成 果;每个项目可以有多名教
20、师参加,教师参加科研工作包 括担任工作。,逐一设计分E-R图(续),(4)学生学习 课程(课程编号、课程名、课程类别、总课时、学分) 学生(学号、姓名、班级、平均成绩) 每门课可以有多名学生学习,每个学生可以选多门课程, 选课包括上课时间和成绩。,逐一设计分E-R图(续),(5)体育运动 学生(学号、姓名、性别、年龄、班级) 运动队(运动队号、队名、教练、活动时间) 每名学生只能参加一个运动队,参加学生包括项目和成绩。,概念结构设计,概念结构设计的方法与步骤 局部视图设计 视图的集成,视图的集成,各个局部视图即分E-R图建立好后,还需要对它们进行合并,集成为一个整体的数据概念结构即总E-R图。
21、,视图集成的两种方式,1、多元集成法 一次集成多个分E-R图 通常用于局部视图比较简单时,视图的集成(续),2、二元集成法 用累加的方式一次集成两个分E-R图,视图的集成(续),集成局部E-R图的步骤 1. 合并 2. 修改与重构,视图的集成(续),视图集成,合并分E-R图,生成初步E-R图,各分E-R图存在冲突 各个分E-R图之间必定会存在许多不一致的地方 合并分E-R图的主要工作与关键 合理消除各分E-R图的冲突,合并分E-R图,生成初步E-R图(续),冲突的种类 属性冲突 命名冲突 结构冲突, 属性冲突,两类属性冲突 属性域冲突 属性值的类型 取值范围 取值集合不同,例如: 学号有些部门
22、将其定义为数值型,而有些部门将其定义为字符型。 年龄有的可能用出生年月表示,有的则用整数表示,例如:零件的重量有的以公斤为单位,有的以斤为单位,有的则以克为单位,属性取值单位冲突, 命名冲突,两类命名冲突 同名异义:不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字,例如:“单位”在某些部门表示为人员所在的部门,而在某些部门可能表示物品的重量、长度等属性。,异名同义(一义多名):同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字,例如:在教务管理部门中的“教室”,在后勤管理部门中的“学生宿舍”,对应的都是“房间”这个概念。, 结构冲突,三类结构冲突 1、同一对象在不同应用中具有不同的抽象,例如:教师的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数据库 系统 设计 方法
链接地址:https://www.31doc.com/p-3168487.html