数据库原理及应用.ppt

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1、数据库原理及应用数据库原理及应用贾长云贾长云()2数据库原理及应用数据库原理及应用本章主要内容和学习要求本章主要内容和学习要求n数据库设计概述（了解）数据库设计概述（了解）n数据库设计的全过程（领会）数据库设计的全过程（领会）n ER模型模型（综合应用）（综合应用）n ER模型到关系模型的转换模型到关系模型的转换（综合应用）（综合应用）nER模型实例分析模型实例分析（理解）（理解）n小结小结 贾长云贾长云()3数据库原理及应用数据库原理及应用学习目标学习目标n了解数据库设计的特点了解数据库设计的特点n理解数据库设计的全过程理解数据库设计的全过程n掌握需求分析的任务和方法掌握需求分析的任务和方法

2、n掌握概念结构设计的方法掌握概念结构设计的方法贾长云贾长云()4数据库原理及应用数据库原理及应用6.1 6.1 数据库设计概述数据库设计概述n一、软件工程与软件生存期一、软件工程与软件生存期软件工程：软件工程：用工程化的方法与理论来指导软件开发的过程，用工程化的方法与理论来指导软件开发的过程，以提高软件质量和开发效率，降低开发成本以提高软件质量和开发效率，降低开发成本 。软件危机软件危机软件神话软件神话软件生存期：软件生存期：从软件的规划、研制、实现、投入运行后的维从软件的规划、研制、实现、投入运行后的维护，直到它被新的软件所取代而停止使用的整个期间护，直到它被新的软件所取代而停止使用的整个期

3、间。规划阶段规划阶段需求分析阶段需求分析阶段设计阶段设计阶段编码阶段编码阶段测试阶段测试阶段运行维护阶段运行维护阶段 贾长云贾长云()5数据库原理及应用数据库原理及应用6.1 6.1 数据库设计概述数据库设计概述n二、数据库工程与数据库系统生存期二、数据库工程与数据库系统生存期数据库工程：数据库工程：以数据库为基础的软件系统，以数据库为基础的软件系统，属于软件工程，但有所区别。属于软件工程，但有所区别。数据库应用系统设计数据库应用系统设计与之相关的应用软件设计与之相关的应用软件设计 数据库系统生存期：数据库系统生存期：数据库应用系统从开始数据库应用系统从开始规划、设计、实现、维护到最后被新的系

4、统规划、设计、实现、维护到最后被新的系统取代而停止使用的整个期间。取代而停止使用的整个期间。定义：规划、需求分析定义：规划、需求分析设计：概念、逻辑、物理设计：概念、逻辑、物理 实现与运行实现与运行贾长云贾长云()6数据库原理及应用数据库原理及应用6.1 6.1 数据库设计概述数据库设计概述n二、数据库工程与数据库系统生存二、数据库工程与数据库系统生存期期规划阶段规划阶段：一个单位、企业的信息化：一个单位、企业的信息化规划规划需求分析阶段需求分析阶段：综合各个用户的应用需求：综合各个用户的应用需求概念设计阶段概念设计阶段：形成独立于机器特点，独立于各个：形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产

5、品的概念模式产品的概念模式(E-R图图)逻辑设计阶段逻辑设计阶段：E-R图转换成具体图转换成具体DBMS支持的数支持的数据模型，形成数据的外模式据模型，形成数据的外模式物理设计阶段物理设计阶段：根据：根据DBMS特点和处理的需要，进特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。贾长云贾长云()7数据库原理及应用数据库原理及应用规划需求分析系统设计 程序编制 调试 运行维护 运行和维护 实现 物理设计逻辑设计概念设计需求分析规划软件生存期数据库生存期贾长云贾长云()8数据库原理及应用数据库原理及应用6.2 6.2 规划与需求分析规划与

6、需求分析n6.2.1 数据库规划数据库规划n目标：信息化的程度目标：信息化的程度人人管理规范化管理规范化软件与硬件条件软件与硬件条件n规划阶段的三个步骤规划阶段的三个步骤系统调查：系统调查：对企业组织作全面的调查，画出组织层次图，以了解企业的组织对企业组织作全面的调查，画出组织层次图，以了解企业的组织结构结构可行性分析可行性分析 从技术、经济、效益、法律等族方面对建立数据库的可行性进行从技术、经济、效益、法律等族方面对建立数据库的可行性进行分析；写出可行性分析报告；组织专家进行讨论其可行性分析；写出可行性分析报告；组织专家进行讨论其可行性确定数据库系统的总目标和制定项目开发计划确定数据库系统的

7、总目标和制定项目开发计划贾长云贾长云()9数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.2 6.2.2 需求分析需求分析n1、目标：、目标：分析用户的需要与要求分析用户的需要与要求充分了解原系统的工作概况充分了解原系统的工作概况明确用户的各种需求明确用户的各种需求确定新系统的功能。确定新系统的功能。考虑今后可能的扩充和改变考虑今后可能的扩充和改变n2、需求分析的重点、需求分析的重点信息要求信息要求处理要求处理要求安全性与完整性要求。安全性与完整性要求。贾长云贾长云()10数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.2 6.2.2 需求分析需求分析n3、需求分析的难点、需求分析的难点用户无法准确地表达自己

8、的需求用户无法准确地表达自己的需求所提出的需求往往不断地变化；所提出的需求往往不断地变化；设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求；的真正需求，甚至误解用户的需求；新的硬、软件技术的出现也会使用户需求发生新的硬、软件技术的出现也会使用户需求发生变化变化n4、需求分析的方法：、需求分析的方法：调查研究调查研究分析表达分析表达贾长云贾长云()11数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.2 6.2.2 需求分析需求分析n5、调查研究、调查研究步骤步骤(1)调查组织机构情况：调查组织机构情况：包括组织部门的组成情况包括组织部门的组成

9、情况和职责等。和职责等。(2)调查各部门的业务活动情况，包括各个部门输调查各部门的业务活动情况，包括各个部门输入和使用什么数据、如何加工处理这些数据、输出入和使用什么数据、如何加工处理这些数据、输出什么信息、输出到什么部门、输出结果的格式是什什么信息、输出到什么部门、输出结果的格式是什么等么等。(3)协助用户明确对新系统的各种要求，包括信息协助用户明确对新系统的各种要求，包括信息要求、处理要求、完全性与完整性要求要求、处理要求、完全性与完整性要求。(4)确定新系统的边界：人机完成的功能分解确定新系统的边界：人机完成的功能分解。贾长云贾长云()12数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.2 6.

10、2.2 需求分析需求分析n6、常用调查方法、常用调查方法跟班作业：通过亲身参加业务工作了解业务活跟班作业：通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况。动的情况。开调查会：通过与用户座谈来了解业务活动情开调查会：通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求。况及用户需求。请专人介绍。请专人介绍。询问：对某些调查中的问题，可以找专人询问。询问：对某些调查中的问题，可以找专人询问。设计调查表请用户填写。设计调查表请用户填写。查阅记录：查阅与原系统有关的数据记录查阅记录：查阅与原系统有关的数据记录贾长云贾长云()13数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.2 6.2.2 需求分析需求分析n7、分析和表达用户

11、需求、分析和表达用户需求SA(Structured Analysis)方法：自顶向下方法：自顶向下从最上层系统组织机构入手，采用逐层分解的从最上层系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，并用数据流图和数据字典描述方式分析系统，并用数据流图和数据字典描述系统。系统。SA方法的具体步骤方法的具体步骤根据调查分析，得到如下所示的系统高层抽象图根据调查分析，得到如下所示的系统高层抽象图数据流数据流数据流数据流数据存储数据存储信息要求信息要求数据数据来源来源处理处理数据数据输出输出处理要求处理要求贾长云贾长云()14数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.2 6.2.2 需求分析需求分析分解处理功

12、能和数据：逐步分解形成若干层次分解处理功能和数据：逐步分解形成若干层次的数据流图，数据流图表达了数据和处理过程的数据流图，数据流图表达了数据和处理过程的关系；数据用数据字典来描述。的关系；数据用数据字典来描述。用户评审并认可用户评审并认可n8、需求分析工作、需求分析工作分析用户活动产生，产生分析用户活动产生，产生业务流程图确定系统范围，产生确定系统范围，产生系统范围图分析用户活动涉及的数据，产生分析用户活动涉及的数据，产生数据流图分析系统数据，产生分析系统数据，产生数据字典贾长云贾长云()15数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.3 6.2.3 数据字典数据字典n数据字典：数据字典：各类数据

13、描述的集合各类数据描述的集合数据项：数据项：是不可再分的数据单位。对数据项的描述是不可再分的数据单位。对数据项的描述数据项名数据项名,数据项含义说明数据项含义说明,别名别名,数据类型数据类型,长度长度,取值范围取值范围,取值含义取值含义,与其他与其他数据项的逻辑关系数据项的逻辑关系数据结构：数据结构：反映了数据之间的组合关系。数据结构描述反映了数据之间的组合关系。数据结构描述数据数据结构名结构名,含义说明含义说明,组成组成:数据项或数据结构数据项或数据结构数据流：数据流：是数据结构在系统内传输的路径。数据流描述是数据结构在系统内传输的路径。数据流描述数据数据流名流名,说明说明,数据流来源数据流

14、来源,数据流去向数据流去向,组成组成:数据结构数据结构,平均流量平均流量,高峰期流量高峰期流量数据存储：数据存储：是数据结构的停留或保存处，也是数据流的来源和去是数据结构的停留或保存处，也是数据流的来源和去向之一。数据存储描述向之一。数据存储描述数据存储名数据存储名,说明说明,编号编号,流入的数据流流入的数据流,流出的数据流流出的数据流,组成组成:数据结构数据结构,数据量数据量,存取方式存取方式处理过程处理过程：描述处理过程的说明性信息。处理过程描述：描述处理过程的说明性信息。处理过程描述处理处理过程名过程名,说明说明,输入输入:数据流数据流,输出输出:数据流数据流,处理处理:简要说明简要说明

15、贾长云贾长云()16数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.3 6.2.3 数据字典数据字典例：学生学籍管理子系统的数据字典。例：学生学籍管理子系统的数据字典。数据项以学号为例：数据项以学号为例：数据项：学号数据项：学号 含义说明：唯一标识每个学生含义说明：唯一标识每个学生别名：学生编号别名：学生编号 类型：字符型类型：字符型 长度：长度：8 取值范围：取值范围：00000000至至99999999取值含义：前两位标别该学生所在年级，后六位按顺序编号取值含义：前两位标别该学生所在年级，后六位按顺序编号 数据结构以学生为例数据结构以学生为例 数据结构：学生数据结构：学生 含义说明：定义了一个学生

16、的有关信息含义说明：定义了一个学生的有关信息 组成：学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级组成：学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级贾长云贾长云()17数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.3 6.2.3 数据字典数据字典数据流以体检结果为例数据流以体检结果为例数据流：体检结果数据流：体检结果说明：学生参加体格检查的最终结果说明：学生参加体格检查的最终结果数据流来源：体检数据流来源：体检数据流去向：批准数据流去向：批准组成：组成：平均流量：平均流量：高峰期流量：高峰期流量：数据存储以学生登记表为例数据存储以学生登记表为例数据存储：学生登记表数据存储：学生登记表说明：记录学生的基本情况说明：记录

17、学生的基本情况流入数据流：流入数据流：流出数据流：流出数据流：组成：组成：数据量：每年数据量：每年3000张张 存取方式：随机存取存取方式：随机存取 贾长云贾长云()18数据库原理及应用数据库原理及应用6.2.3 6.2.3 数据字典数据字典处理过程以分配宿舍为例处理过程以分配宿舍为例处理过程：分配宿舍处理过程：分配宿舍说明：为所有新生分配学生宿舍说明：为所有新生分配学生宿舍输入：学生，宿舍，输入：学生，宿舍，输出：宿舍安排输出：宿舍安排处理：在新生报到后，为所有新生分配学生宿处理：在新生报到后，为所有新生分配学生宿舍。要求同一间宿舍只能安排同一性别的学生，舍。要求同一间宿舍只能安排同一性别的

18、学生，同一个学生只能安排在一个宿舍中。安排新生宿同一个学生只能安排在一个宿舍中。安排新生宿舍其处理时间应不超过舍其处理时间应不超过15分钟。分钟。贾长云贾长云()19数据库原理及应用数据库原理及应用6.3 6.3 概念设计概念设计n一、概念结构一、概念结构1、目标、目标:在数求分析的基础上完成概念模式设计在数求分析的基础上完成概念模式设计2、为什么需要概念设计、为什么需要概念设计准确反映用户需求准确反映用户需求独立于独立于DBMS3、概念结构的特点、概念结构的特点真实充分反映现实世界及其联系，现实世界的真实模型真实充分反映现实世界及其联系，现实世界的真实模型易于用户理解易于用户理解易于修改易于

19、修改易于转化为逻辑模式易于转化为逻辑模式贾长云贾长云()20数据库原理及应用数据库原理及应用6.3 6.3 概念设计概念设计n二、概念设计的主要步骤与方法二、概念设计的主要步骤与方法局部概念模式局部概念模式针对每个用户针对每个用户(类类)的需求，进行数据抽象的需求，进行数据抽象常用方法是聚集与概括常用方法是聚集与概括局部概念模式综合成全局概念模式局部概念模式综合成全局概念模式局部模式的综合局部模式的综合调整、修改与协调调整、修改与协调评审评审用户评审用户评审DBA评审评审常用方法：常用方法：ER方法。方法。贾长云贾长云()21数据库原理及应用数据库原理及应用图5.2 数据库的各级模式应用1应用

20、3应用2概念模式概念要求概念要求概念要求应用1应用3应用2逻辑模式内模式外模式3外模式2外模式1综合转换映像映像贾长云贾长云()22数据库原理及应用数据库原理及应用三、数据抽象三、数据抽象数据抽象：抽象是从实际事物中抽取所关心的共同数据抽象：抽象是从实际事物中抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用各种概特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用各种概念精确地加以描述。一般有三种常用抽象：念精确地加以描述。一般有三种常用抽象：分类：分类：具有某些共同的特性和行为的对象，具有某些共同的特性和行为的对象，“is member of”，在，在E-R模型中，实体型就是这种抽象。模型中，实体型

21、就是这种抽象。聚集：聚集：定义某一类型的组成成分。它抽象了对象内部类定义某一类型的组成成分。它抽象了对象内部类型和成分之间型和成分之间“is part of”的语义。的语义。概括：概括：定义类型之间的一种子集联系。它抽象了类型之定义类型之间的一种子集联系。它抽象了类型之间的间的“is subset of”的语义。概括具有继承性：子类继承的语义。概括具有继承性：子类继承超类上定义的所有抽象。超类上定义的所有抽象。E-R模型中用双竖边的矩形框模型中用双竖边的矩形框表示子类，用直线加小圆圈表示超类表示子类，用直线加小圆圈表示超类-子类的联系。子类的联系。6.3 6.3 概念设计概念设计贾长云贾长云(

22、)23数据库原理及应用数据库原理及应用6.3.4 6.3.4 局部局部ERER模型模型n一、一、ER模型模型u实体联系模型实体联系模型(1976)nER模型的基本元素模型的基本元素u实体：可以区别的客观事物实体：可以区别的客观事物4需求描述中出现的主要名词需求描述中出现的主要名词实体联系属性ER模型图例u联系：实体之间存在的关系联系：实体之间存在的关系4需求描述中的动词需求描述中的动词4一个实体可能涉及多个联系一个实体可能涉及多个联系u属性：实体中的某一特性属性：实体中的某一特性4实体标识符，只有一个实体标识符，只有一个4值域：属性的取值范围值域：属性的取值范围4联系的属性：描述联系的特征联系

23、的属性：描述联系的特征贾长云贾长云()24数据库原理及应用数据库原理及应用n实例：老师实例：老师学生学生老师学生教mn学号姓名专业班级职称性别姓名职号贾长云贾长云()25数据库原理及应用数据库原理及应用二、属性的分类二、属性的分类n1、基本属性和复合属、基本属性和复合属性（可否再分）性（可否再分）图5.4 地址属性的层次结构邮政编码省（市）名地 址区 名街 道家庭地址门牌号码图5.5 多值属性的表示零件编码零 件零件名供应商规格进货价格销售价格价格n2、单值属性和多值属、单值属性和多值属性（对一个实体对象是性（对一个实体对象是否只能取一个值）否只能取一个值）u多值属性用双框表示多值属性用双框表

24、示u多值属性可以转化多值属性可以转化贾长云贾长云()26数据库原理及应用数据库原理及应用二、二、属性的分类属性的分类n多值属性的处理多值属性的处理u将原来的多值属性将原来的多值属性用几个新的单值属用几个新的单值属性来表示。性来表示。u将原来的多值属性将原来的多值属性用一个新的实体类用一个新的实体类型表示型表示 4联系类型：联系类型：1：N4弱实体：依赖于原弱实体：依赖于原实体而存在实体而存在4表示方法：双线框表示方法：双线框图5.6 多值属性的变换（1）零件编码零 件零件名供应商规格进货价格经销价格代销价格批发价格零售价格图5.7 多值属性的变换（2）零件编码零 件零件名供应商规格进货价格销售性质售货价格存在销售价格1N贾长云贾长云()27数据库原理及应用数据库原理及应用小结小结n软件工程生存期与数据库工程生存期软件工程生存期与数据库工程生存期n数据库设计全过程数据库设计全过程规划规划需求分析需求分析概念设计概念设计逻辑设计逻辑设计物理设计物理设计实现实现运行与维护运行与维护n需求分析需求分析n分析的目的分析的目的n方法方法n需求分析的目标需求分析的目标贾长云贾长云()28数据库原理及应用数据库原理及应用 下课了。下课了。休息。休息。