第6章 数据库设计93033.ppt

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1、返回返回返回返回第第6章数据库设计章数据库设计 1返回返回返回返回6.1 6.1 数据库设计概述数据库设计概述6.1.1 6.1.1 数据库设计的任务、内容和特点数据库设计的任务、内容和特点6.1.1.1 6.1.1.1 数据库设计的任务数据库设计的任务数数据据库库设设计计是是指指根根据据用用户户需需求求研研制制数数据据库库结结构构的的过过程程，具具体体地地说说，是是指指对对于于一一个个给给定定的的应应用用环环境境，构构造造最最优优的的数数据据库库模模式式，建建立立数数据据库库及及其其应应用用系系统统，使使之之能能有有效效的的存存储储数数据据，满满足足用用户的信息要求和处理要求。户的信息要求和

2、处理要求。也也就就是是把把现现实实世世界界中中的的数数据据，根根据据各各种种应应用用处处理理的的要要求求，加加以以合合理理地地组组织织，满满足足硬硬件件和和操操作作系系统统的的特特性性，利利用用已已有有的的DBMSDBMS来来建建立立能能够够实实现现系统目标的数据库。系统目标的数据库。2返回返回返回返回数据库设计的任务如图数据库设计的任务如图6.16.1所示。所示。数据库设计信息需求处理需求 数据库模式 典型应用程序DBM特性硬件和操作系统特性图6.1 数据库设计的任务3返回返回返回返回6.1.1.2 6.1.1.2 数据库设计的内容数据库设计的内容数数据据库库设设计计包包括括数数据据库库的的

3、结结构构设设计计和和数数据据库库的的行为设计两方面的内容。行为设计两方面的内容。1 1数据库的结构设计数据库的结构设计数数据据库库的的结结构构设设计计指指是是根根据据给给定定的的应应用用环环境境，进行数据库的模式或子模式的设计。进行数据库的模式或子模式的设计。它它包包括括数数据据库库的的概概念念设设计计、逻逻辑辑设设计计和和物物理理设设计。计。数数据据库库模模式式是是各各应应用用程程序序共共享享的的结结构构，是是静静态态的的、稳稳定定的的，一一经经形形成成后后通通常常情情况况下下是是不不容容易易改变的，所以结构设计又称为改变的，所以结构设计又称为静态模型设计静态模型设计。4返回返回返回返回2

4、2数据库的行为设计数据库的行为设计数数据据库库的的行行为为设设计计是是指指确确定定数数据据库库用用户户的的行行为为和和动动作作。而而在在数数据据库库系系统统中中，用用户户的的行行为为和和动动作作指指用用户户对对数数据据库库的的操操作作，这这些些要要通通过过应应用用程程序序来来实实现现，所所以以数数据据库库的的行行为设计就是应用程序的设计。为设计就是应用程序的设计。用用户户的的行行为为总总是是使使数数据据库库的的内内容容发发生生变变化化，所所以以行行为为设设计是动态的，行为设计又称为计是动态的，行为设计又称为动态模型设计动态模型设计。6.1.1.3 6.1.1.3 数据库设计的特点数据库设计的特

5、点在在7070年年代代末末8080年年代代初初，人人们们为为了了研研究究数数据据库库设设计计方方法法学学的的便便利利，曾曾主主张张将将结结构构设设计计和和行行为为设设计计两两者者分分离离，随随着着数数据据库库设设计计方方法法学学的的成成熟熟和和结结构构化化分分析析、设设计计方方法法的的普普遍遍使使用用，人人们们主主张张将将两两者者作作一一体体化化的的考考虑虑，这这样样可可以以缩缩短数据库的设计周期，提高数据库的设计效率。短数据库的设计周期，提高数据库的设计效率。5返回返回返回返回现现代代数数据据库库的的设设计计的的特特点点是是强强调调结结构构设设计计与与行行为为设设计计相相结结合合，是是一一种

6、种“反反复复探探寻寻，逐逐步步求求精精”的的过过程程。首首先先从从数数据据模模型型开开始始设设计计，以以数数据据模模型型为为核核心心进进行行展展开开，数数据据库库设设计计和和应应用用系系统统设设计计相相结结合合，建建立立一一个个完完整整、独独立立、共共享享、冗冗余小、安全有效的数据库系统。余小、安全有效的数据库系统。图图6.26.2给出了数据库设计的全过程。给出了数据库设计的全过程。6返回返回返回返回现实世界数据分析用户业务活动分析概念设计功能模型逻辑设计事务设计物理设计程序说明子模式设计应用程序设计加载试验数据程序编码调试性能考核满意?是否加载数据库运行和维护图图6.2 6.2 数据库设计的

7、全过程数据库设计的全过程7返回返回返回返回6.1.2 数据库设计方法简述数据库设计方法简述 数据库设计方法目前可分为四类：数据库设计方法目前可分为四类：直观设计法直观设计法、规范设计法规范设计法、计计算机辅助设计法算机辅助设计法和和自动化设计法自动化设计法。直观设计法也叫手工试凑法，它是最早使用的数据库设计方法。直观设计法也叫手工试凑法，它是最早使用的数据库设计方法。这种方法依赖于设计者的经验和技巧，缺乏科学理论和工程原则这种方法依赖于设计者的经验和技巧，缺乏科学理论和工程原则的支持，设计的质量很难保证，常常是数据库运行一段时间后又的支持，设计的质量很难保证，常常是数据库运行一段时间后又发现各

8、种问题，这样再重新进行修改，增加了系统维护的代价。发现各种问题，这样再重新进行修改，增加了系统维护的代价。因此这种方法越来越不适应信息管理发展的需要。因此这种方法越来越不适应信息管理发展的需要。为了改变这种情况，为了改变这种情况，1978年年10月，来自三十多个国家的数据库专月，来自三十多个国家的数据库专家在美国新奥尔良（家在美国新奥尔良（New Orleans）市专门讨论了数据库设计问题，市专门讨论了数据库设计问题，他们运用软件工程的思想和方法，提出了数据库设计的规范，这他们运用软件工程的思想和方法，提出了数据库设计的规范，这就是著名的新奥尔良法，它是目前公认的比较完整和权威的一种就是著名的

9、新奥尔良法，它是目前公认的比较完整和权威的一种规范设计法。新奥尔良法将数据库设计分成需求分析（分析用户规范设计法。新奥尔良法将数据库设计分成需求分析（分析用户需求）、概念设计（信息分析和定义）、逻辑设计（设计实现）需求）、概念设计（信息分析和定义）、逻辑设计（设计实现）和物理设计（物理数据库设计）。目前，常用的规范设计方法大和物理设计（物理数据库设计）。目前，常用的规范设计方法大多起源于新奥尔良法，并在设计的每一阶段采用一些辅助方法来多起源于新奥尔良法，并在设计的每一阶段采用一些辅助方法来具体实现。具体实现。下面简单介绍几种常用的规范设计方法。下面简单介绍几种常用的规范设计方法。8返回返回返回

10、返回1基于基于E-R模型的数据库设计方法模型的数据库设计方法 v基于基于E-R模型的数据库设计方法是由模型的数据库设计方法是由P.P.S.chen于于1976年提出的数据库设计方法，其基本思想是在需年提出的数据库设计方法，其基本思想是在需求分析的基础上，用求分析的基础上，用E-R（实体实体联系）图构造一联系）图构造一个反映现实世界实体之间联系的企业模式，然后再个反映现实世界实体之间联系的企业模式，然后再将此企业模式转换成基于某一特定的将此企业模式转换成基于某一特定的DBMS的概念的概念模式。模式。2 2基于基于3 3NFNF的数据库设计方法的数据库设计方法v基于基于3NF的数据库设计方法是由的

11、数据库设计方法是由SAtre提出的结构提出的结构化设计方法，其基本思想是在需求分析的基础上，化设计方法，其基本思想是在需求分析的基础上，确定数据库模式中的全部属性和属性间的依赖关系，确定数据库模式中的全部属性和属性间的依赖关系，将它们组织在一个单一的关系模式中，然后再分析将它们组织在一个单一的关系模式中，然后再分析模式中不符合模式中不符合3NF的约束条件，将其进行投影分解，的约束条件，将其进行投影分解，规范成若干个规范成若干个3NF关系模式的集合。关系模式的集合。其具体设计步骤分为五个阶段：其具体设计步骤分为五个阶段：9返回返回返回返回(1)(1)设设计计企企业业模模式式，利利用用规规范范化化

12、得得到到的的3 3NFNF关关系系模式画出企业模式；模式画出企业模式；(2)(2)设设计计数数据据库库的的概概念念模模式式，把把企企业业模模式式转转换换成成DBMSDBMS所所能能接接受受的的概概念念模模式式，并并根根据据概概念念模模式导出各个应用的外模式；式导出各个应用的外模式；(3)(3)设计数据库的物理模式（存储模式）；设计数据库的物理模式（存储模式）；(4)(4)对物理模式进行评价；对物理模式进行评价；(5)实现数据库。实现数据库。10返回返回返回返回3 3基于视图的数据库设计方法基于视图的数据库设计方法此此方方法法先先从从分分析析各各个个应应用用的的数数据据着着手手，其其基基本本思思

13、想想是是为为每每个个应应用用建建立立自自己己的的视视图图，然然后后再再把把这这些些视视图图汇汇总总起起来来合合并并成成整整个个数数据据库库的的概概念念模模式。合并过程中要解决以下问题：式。合并过程中要解决以下问题：(1)(1)消除命名冲突；消除命名冲突；(2)(2)消除冗余的实体和联系；消除冗余的实体和联系；(3)(3)进进行行模模式式重重构构，在在消消除除了了命命名名冲冲突突和和冗冗余余后后，需需要要对对整整个个汇汇总总模模式式进进行行调调整整，使使其其满满足足全全部部完完整整性性约约束条件。束条件。11返回返回返回返回除除了了以以上上三三种种方方法法外外，规规范范化化设设计计方方法法还还有

14、有实实体体分分析析法法、属属性性分分析析法法和和基基于于抽抽象象语语义义的的设设计计方方法法等等，这这里里不再详细介绍。不再详细介绍。规规范范设设计计法法从从本本质质上上来来说说仍仍然然是是手手工工设设计计方方法法，其其基基本思想是过程迭代和逐步求精。本思想是过程迭代和逐步求精。计计算算机机辅辅助助设设计计法法是是指指在在数数据据库库设设计计的的某某些些过过程程中中模模拟拟某某一一规规范范化化设设计计的的方方法法，并并以以人人的的知知识识或或经经验验为为主主导，通过人机交互方式实现设计中的某些部分。导，通过人机交互方式实现设计中的某些部分。目目前前许许多多计计算算机机辅辅助助软软件件工工程程（

15、Computer Aided Software Engineering，CASE）工工具具可可以以自自动动或或辅辅助助设设计计人人员员完完成成数数据据库库设设计计过过程程中中的的很很多多任任务务.比比如如SYSBASE公公司司的的PowerDesigner和和Oracle公公司司的的Design 2000。12返回返回返回返回6.1.3 6.1.3 数据库设计的步骤数据库设计的步骤和和其其他他软软件件一一样样，数数据据库库的的设设计计过过程程可可以以使使用用软软件件工工程程中中的的生生存存周周期期的的概概念念来来说说明明，称称为为“数数据据库库设设计计的的生生存存期期”，它它是是指指从从数数据

16、据库库研研制制到不再使用它的整个时期。到不再使用它的整个时期。按按规规范范设设计计法法可可将将数数据据库库设设计计分分为为六六个个阶阶段段（如图（如图6.36.3所示）：所示）：（1 1）系统需求分析阶段）系统需求分析阶段（2 2）概念结构设计阶段）概念结构设计阶段（3 3）逻辑结构设计阶段）逻辑结构设计阶段（4 4）物理设计阶段）物理设计阶段（5 5）数据库实施阶段）数据库实施阶段（6 6）数据库运行与维护阶段）数据库运行与维护阶段 13返回返回返回返回该该方方法法是是分分阶阶段段完完成成的的，每每完完成成一一个个阶阶段段，都都要要进进行行设设计计分分析析，评评价价一一些些重重要要的的设设计

17、计指指标标，把把设设计计阶阶段段产产生生的的文文档档组组织织评评审审，与与用用户户进进行行交交流流。如如果果设设计计的的数数据据库库不不符符合合要要求求则则进进行行修修改改，这这种种分分析析和和修修改改可可能能要要重重复复若若干干次次，以以求求最最后后实实现现的的数数据据库库能能够够比比较较精精确确地地模模拟拟现现实实世世界界，能能较较准准确确地地反反映映用用户户的的需需求求，设设计计一一个个完完善善的的数数据据库库应应用用系系统统往往往往是是六六个个阶阶段段的的不不断断反反复复的过程。的过程。数数据据库库设设计计中中，前前两两个个阶阶段段是是面面向向用用户户的的应应用用要要求求，面面向向具具

18、体体的的问问题题；中中间间两两个个阶阶段段是是面面向向数数据据库库管管理理系系统统；最最后后两两个个阶阶段段是是面面向向具具体体的的实实现现方方法法。前前四四个个阶阶段段可可统统称称为为“分分析析和和设设计计阶阶段段”，后后两两个个阶阶段段称称为为“实现和运行阶段实现和运行阶段”。六个阶段的主要工作各有不同。六个阶段的主要工作各有不同。14返回返回返回返回1 1系统需求分析阶段系统需求分析阶段v需需求求分分析析是是整整个个数数据据库库设设计计过过程程的的基基础础，要要收收集集数数据据库库所所有有用用户户的的信信息息内内容容和和处处理理要要求求，并并加加以以规规格格化化和和分分析析。这这是是最最

19、费费时时、最最复复杂杂的的一一步步，但但也也是是最最重重要要的的一一步步，相相当当于于待待构构建建的的数数据据库库大大厦厦的的地地基基，它它决决定定了了以以后后各各步步设设计计的的速速度度与与质质量量。需需求求分分析析做做得得不不好好，可可能能会会导导致致整整个个数数据据库库设设计计返返工工重重做做。在在分析用户需求时，要确保用户目标的一致性。分析用户需求时，要确保用户目标的一致性。2 2概念结构设计阶段概念结构设计阶段v概概念念设设计计是是把把用用户户的的信信息息要要求求统统一一到到一一个个整整体体逻逻辑辑结结构构中中，此此结结构构能能够够表表达达用用户户的的要要求求，是是一一个个独独立立于

20、任何于任何DBMSDBMS软件和硬件的概念模型。软件和硬件的概念模型。3 3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段v逻逻辑辑设设计计是是将将上上一一步步所所得得到到的的概概念念模模型型转转换换为为某某个个DBMSDBMS所支持的数据模型，并对其进行优化。所支持的数据模型，并对其进行优化。15返回返回返回返回图图6.3数据库的设计步骤数据库的设计步骤YYNN需求分析阶段现有应用、未来应用数据分析概念模型设计转换规范，规范化理论DBMS要求逻辑模型设计用户应用要求DBMS限制物理模型设计应用程序的使用频率性能评价与预测符合要求？物理实现试运行满意？使用与维护概念设计阶段逻辑设计阶段物理设计阶段数据库实施

21、阶段数据库运行维护阶段16返回返回返回返回4 4物理设计阶段物理设计阶段v物物理理设设计计是是为为逻逻辑辑数数据据模模型型建建立立一一个个完完整整的的能能实实现现的的数数据据库库结构，包括存储结构和存取方法。结构，包括存储结构和存取方法。v上上述述分分析析和和设设计计阶阶段段是是很很重重要要的的，如如果果做做出出不不恰恰当当的的分分析析或或设计，则会导致一个不恰当或反应迟钝的应用系统。设计，则会导致一个不恰当或反应迟钝的应用系统。5 5数据库实施阶段数据库实施阶段v根根据据物物理理设设计计的的结结果果把把原原始始数数据据装装入入数数据据库库，建建立立一一个个具具体体的的数数据据库库并并编编写写

22、和和调调试试相相应应的的应应用用程程序序。应应用用程程序序的的开开发发目目标标是是开开发发一一个个可可依依赖赖的的有有效效的的数数据据库库存存取取程程序序，来来满满足足用用户户的处理要求。的处理要求。6 6数据库运行与维护阶段数据库运行与维护阶段v这这一一阶阶段段主主要要是是收收集集和和记记录录实实际际系系统统运运行行的的数数据据，数数据据库库运运行行的的记记录录用用来来提提高高用用户户要要求求的的有有效效信信息息，用用来来评评价价数数据据库库系系统统的的性性能能，进进一一步步调调整整和和修修改改数数据据库库。在在运运行行中中，必必须须保保持持数数据据库库的的完完整整性性，并并能能有有效效地地

23、处处理理数数据据库库故故障障和和进进行行数数据据库库恢恢复复。在在运运行行和和维维护护阶阶段段，可可能能要要对对数数据据库库结结构构进进行行修修改改或或扩充。扩充。17返回返回返回返回可可以以看看出出，以以上上六六个个阶阶段段是是从从数数据据库库应应用用系系统统设设计计和和开开发发的的全全过过程程来来考考察察数数据据库库设设计计的的问问题题。因因此此，它它既既是是数数据据库库也也是是应应用用系系统统的的设设计计过过程程。在在设设计计过过程程中中，努努力力使使数数据据库库设设计计和和系系统统其其他他部部分分的的设设计计紧紧密密结结合合，把把数数据据和和处处理理的的需需求求收收集集、分分析析、抽抽

24、象象、设设计计和和实实现现在在各各个个阶阶段段同同时时进进行行、相相互互参参照照、相相互互补补充充，以以完完善善两两方方面面的的设设计计。按按照照这这个个原原则则，数数据据库库过过程程各各个个阶阶段段的设计可用图的设计可用图6.46.4描述。描述。在在上上图图有有关关处处理理特特性性的的描描述述中中，采采用用的的设设计计方方法法和和工工具具属属于于软软件件工工程程和和管管理理信信息息系系统统等等课课程程中中的的内内容容，本本书书不不再再讨讨论论，这这里里重重点点介介绍绍数数据据特特性性的的设设计计描描述述以以及及在在结结构构特特性性中中参参照照处处理理特特性性设设计计以以完完善善数数据据模模型

25、型设设计计的问题。的问题。以下各节分别详细介绍数据库设计的六个阶段。以下各节分别详细介绍数据库设计的六个阶段。18返回返回返回返回需求分析是数据库设计的起点，为以后的具体需求分析是数据库设计的起点，为以后的具体设计作准备。设计作准备。需求分析的结果是否准确的反映了用户的实际需求分析的结果是否准确的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。影响到设计结果是否合理和实用。经验证明，由于设计要求的不正确或误解，直经验证明，由于设计要求的不正确或误解，直到系统测试阶段才发现许多错误，则纠正起来到系统测试阶段才发现许多错

26、误，则纠正起来要付出很大代价。要付出很大代价。因此，必须高度重视系统的需求分析。因此，必须高度重视系统的需求分析。6.2 6.2 系统需求分析系统需求分析19返回返回返回返回6.2.1 6.2.1 需求分析的任务需求分析的任务从数据库设计的角度来看，需求分析的任务是：从数据库设计的角度来看，需求分析的任务是：对现实世界要处理的对象（组织、部门、企业）对现实世界要处理的对象（组织、部门、企业）等进行详细的调查，通过对原系统的了解，收等进行详细的调查，通过对原系统的了解，收集支持新系统的基础数据并对其进行处理，在集支持新系统的基础数据并对其进行处理，在此基础上确定新系统的功能。此基础上确定新系统的

27、功能。20返回返回返回返回具体地说，需求分析阶段的任务包括以下三项：具体地说，需求分析阶段的任务包括以下三项：设计阶段设 计 描 述数据处理需求分析数据字典、全系统中数据项、数据流、数据存储的描述数据流图和定表（判定树）数据字典中处理过程的描述概 念 结 构 设 计概念模型（E-R图）数据字典系统说明书。包括：(1)新系统要求、方案和概图(2)反映新系统信息的数据流图逻 辑 结 构 设 计某种数据模型关系模型系统结构图非关系模型（模块结构图）物理设计存储安排存取方法选择存取路径建立模块设计IPO表实施阶段编写模式装入数据数据库试运行程序编码编译联结测试运行维护性能测试，转储/恢复数据库重组和重

28、构新旧系统转换、运行、维护（修正性、适应性、改善性维护）图图6.4 6.4 数据库各个设计阶段的描述数据库各个设计阶段的描述21返回返回返回返回1 1调查分析用户的活动调查分析用户的活动这这个个过过程程通通过过对对新新系系统统运运行行目目标标的的研研究究，对对现现行行系系统统所所存存在在的的主主要要问问题题的的分分析析以以及及制制约约因因素素的的分分析析，明明确确用用户户总总的的需需求求目目标标，确确定定这这个个目目标的功能域和数据域。具体做法是：标的功能域和数据域。具体做法是：(1)(1)调调查查组组织织机机构构情情况况，包包括括该该组组织织的的部部门门组组成成情情况况，各部门的职责和任务等

29、。各部门的职责和任务等。(2)(2)调调查查各各部部门门的的业业务务活活动动情情况况，包包括括各各部部门门输输入入和和输输出出的的数数据据与与格格式式、所所需需的的表表格格与与卡卡片片、加加工工处处理理这些数据的步骤、输入输出的部门等。这些数据的步骤、输入输出的部门等。22返回返回返回返回2 2收集和分析需求数据，确定系统边界收集和分析需求数据，确定系统边界在在熟熟悉悉业业务务活活动动的的基基础础上上，协协助助用用户户明明确确对对新新系系统统的的各各种种需需求求，包包括括用用户户的的信信息息需需求求、处处理理需需求求、安安全全性性和完整性的需求等。和完整性的需求等。（1 1）信信息息需需求求指

30、指目目标标范范围围内内涉涉及及的的所所有有实实体体、实实体体的的属属性性以以及及实实体体间间的的联联系系等等数数据据对对象象，也也就就是是用用户户需需要要从从数数据据库库中中获获得得信信息息的的内内容容与与性性质质。由由信信息息要要求求可可以以导导出出数数据据要要求求，即即在在数数据库中需要存储哪些数据。据库中需要存储哪些数据。（2 2）处处理理需需求求指指用用户户为为了了得得到到需需求求的的信信息息而而对对数数据据进进行行加加工工处处理理的的要要求求，包包括括对对某某种种处处理理功功能能的的响响应应时时间间，处处理理的的方方式式（批处理或联机处理）等。（批处理或联机处理）等。（3 3）安安全

31、全性性和和完完整整性性的的需需求求。在在定定义义信信息息需需求求和和处处理理需需求求的的同同时必须相应确定安全性和完整性约束。时必须相应确定安全性和完整性约束。在在收收集集各各种种需需求求数数据据后后，对对前前面面调调查查的的结结果果进进行行初初步步分分析析，确确定定新新系系统统的的边边界界，确确定定哪哪些些功功能能由由计计算算机机完完成成或或将将来来准准备备让让计计算算机机完完成成，哪哪些些活活动动由由人人工工完完成成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。23返回返回返回返回3 3编写需求分析说明书编写需求分析说明书系系统统分分析析阶阶段段

32、的的最最后后是是编编写写系系统统分分析析报报告告，通通常常称称为为需需求求规规范范说说明明书书。需需求求规规范范说说明明书书是是对对需需求求分分析析阶阶段段的的一一个个总总结结。编编写写系系统统分分析析报报告告是是一一个个不不断断反反复复、逐逐步步深深入入和和逐逐步步完完善善的的过过程程，系系统统分分析析报报告告应应包包括括如如下下内容：内容：(1)(1)系统概况，系统的目标、范围、背景、历史和现状；系统概况，系统的目标、范围、背景、历史和现状；(2)(2)系统的原理和技术，对原系统的改善；系统的原理和技术，对原系统的改善；(3)(3)系统总体结构与子系统结构说明；系统总体结构与子系统结构说明

33、；(4)(4)系统功能说明；系统功能说明；(5)(5)数据处理概要、工程体制和设计阶段划分；数据处理概要、工程体制和设计阶段划分；(6)(6)系统方案及技术、经济、功能和操作上的可行性。系统方案及技术、经济、功能和操作上的可行性。完成系统的分析报告后，在项目单位的领导下要组织完成系统的分析报告后，在项目单位的领导下要组织有关技术专家评审系统分析报告，这是对需求分析结有关技术专家评审系统分析报告，这是对需求分析结构的再审查。审查通过后由项目方和开发方领导签字构的再审查。审查通过后由项目方和开发方领导签字认可。认可。24返回返回返回返回随系统分析报告提供下列附件：随系统分析报告提供下列附件：(1)

34、(1)系系统统的的硬硬件件、软软件件支支持持环环境境的的选选择择及及规规格格要要求求（所所选选择择的的数数据据库库管管理理系系统统、操操作作系系统统、汉汉字字平平台台、计算机型号及其网络环境等）。计算机型号及其网络环境等）。(2)(2)组组织织机机构构图图、组组织织之之间间联联系系图图t t 各各机机构构功功能能业业务务一览图。一览图。(3)(3)数据流程图、功能模块图和数据字典等图表。数据流程图、功能模块图和数据字典等图表。如如果果用用户户同同意意系系统统分分析析报报告告和和方方案案设设计计，在在与与用用户户进进行行详详尽尽商商讨讨的的基基础础上上，最最后后签签订订技技术术协协议书。议书。系

35、系统统分分析析报报告告是是设设计计者者和和用用户户一一致致确确认认的的权权威威性文献，是今后各阶段设计和工作的依据。性文献，是今后各阶段设计和工作的依据。25返回返回返回返回6.2.2 6.2.2 需求分析的方法需求分析的方法用用户户参参加加数数据据库库设设计计是是数数据据应应用用系系统统设设计计的的特特点点，是是数据库设计理论不可分割的一部分。数据库设计理论不可分割的一部分。在在数数据据需需求求分分析析阶阶段段，任任何何调调查查研研究究没没有有用用户户的的积积极极参参加加是是寸寸步步难难行行的的，设设计计人人员员应应和和用用户户取取得得共共同同的的语语言言，帮帮助助不不熟熟悉悉计计算算机机的

36、的用用户户建建立立数数据据库库环环境境下下的的共共同同概概念念，所所以以这这个个过过程程中中不不同同背背景景的的人人员员之之间间互互相相了了解与沟通是至关重要的，同时方法也很重要。解与沟通是至关重要的，同时方法也很重要。用用于于需需求求分分析析的的方方法法有有多多种种，主主要要方方法法有有自自顶顶向向下下和和自底向上两种自底向上两种,如图如图6.56.5所示。所示。其中自顶向下的分析方法（其中自顶向下的分析方法（Structured Analysis，简称简称SA方法）是最简单实用的方法。方法）是最简单实用的方法。SA方法从最上层的系方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，

37、用统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，用数据流图数据流图（Data Flow Diagram，DFD）和和数据字典数据字典（Data Dictionary，DD）描述系统。描述系统。下面对数据流图和数据字典作些简单的介绍。下面对数据流图和数据字典作些简单的介绍。26返回返回返回返回1 1数据流图数据流图使使用用SASA方方法法，任任何何一一个个系系统统都都可可抽抽象象为为图图6.66.6所所示示的的数数据流图。据流图。在在数数据据流流图图中中，用用命命名名的的箭箭头头表表示示数数据据流流，用用圆圆圈圈表表示处理，用矩形或其他形状表示存储。示处理，用矩形或其他形状表示存储。图图6.76.

38、7是是一一个个简简单单的的数数据据流流图图。一一个个简简单单的的系系统统可可用用一一张张数数据据流流图图来来表表示示。当当系系统统比比较较复复杂杂时时，为为了了便便于于理理解解，控控制制其其复复杂杂性性，可可以以采采用用分分层层描描述述的的方方法法。一一般般用用第第一一层层描描述述系系统统的的全全貌貌，第第二二层层分分别别描描述述各各子子系系统统的的结结构构。如如果果系系统统结结构构还还比比较较复复杂杂，那那么么可可以以继继续续细细化化，直直到到表表达达清清楚楚为为止止。在在处处理理功功能能逐逐步步分分解解的的同同时时，它它们们所所用用的的数数据据也也逐逐级级分分解解，形形成成若若干干层层次次

39、的的数数据据流流图。数据流图表达了数据和处理过程的关系。图。数据流图表达了数据和处理过程的关系。在在SA方法中，处理过程的处理逻辑常常借助判定表或方法中，处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述，而系统中的数据则是借助数据字典来判定树来描述，而系统中的数据则是借助数据字典来描述描述 27返回返回返回返回图图6.5 需求分析的方法需求分析的方法(a)自顶向下的需求分析(b)自底向上的需求分析需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求需求28返回返回返回返回图图6.6 数据流图数据流图数据流数据流数据存储数据来源处理数据输出处理需求信息需求29返回返回返回返回图图6.7 数据流图示

40、例数据流图示例付款凭证报销单报销登记报销人审查分录30返回返回返回返回2 2数据字典数据字典数数据据字字典典是是对对系系统统中中数数据据的的详详细细描描述述，是是各各类类数数据据结结构和属性的清单。它与数据流图互为注释。构和属性的清单。它与数据流图互为注释。数数据据字字典典贯贯穿穿于于数数据据库库需需求求分分析析直直到到数数据据库库运运行行的的全全过程，在不同的阶段其内容和用途各有区别。过程，在不同的阶段其内容和用途各有区别。在需求分析阶段，它通常包含以下五部分内容。在需求分析阶段，它通常包含以下五部分内容。(1)(1)数据项数据项v数数据据项项是是数数据据的的最最小小单单位位，其其具具体体内

41、内容容包包括括：数数据据顶顶名名、含含义义说说明明、别别名名、类类型型、长长度度、取取值值范范围围、与与其其他他数数据据项项的的关关系。系。v其其中中，取取值值范范围围、与与其其他他数数据据项项的的关关系系这这两两项项内内容容定定义义了了完完整性约束条件，是设计数据检验功能的依据。整性约束条件，是设计数据检验功能的依据。(2)(2)数据结构数据结构v数数据据结结构构是是数数据据项项有有意意义义的的集集合合。内内容容包包括括：数数据据结结构构名名、含义说明，这些内容组成数据项名。含义说明，这些内容组成数据项名。31返回返回返回返回(3)(3)数据流数据流v数数据据流流可可以以是是数数据据项项，也

42、也可可以以是是数数据据结结构构，它它表表示示某某一一处处理理过程中数据在系统内传输的路径。过程中数据在系统内传输的路径。v内内容容包包括括：数数据据流流名名、说说明明、流流出出过过程程、流流入入过过程程，这这些些内内容组成数据项或数据结构。容组成数据项或数据结构。v其其中中，流流出出过过程程说说明明该该数数据据流流由由什什么么过过程程而而来来；流流入入过过程程说说明该数据流到什么过程。明该数据流到什么过程。(4)(4)数据存储数据存储v处处理理过过程程中中数数据据的的存存放放场场所所，也也是是数数据据流流的的来来源源和和去去向向之之一一。可以是手工凭证，手工文档或计算机文件。可以是手工凭证，手

43、工文档或计算机文件。v包包括括数数据据存存储储名名，说说明明，输输入入数数据据流流，输输出出数数据据流流，组组成成：数据项或数据结构，数据量，存取频度，存取方式。数据项或数据结构，数据量，存取频度，存取方式。v其其中中，存存取取频频度度是是指指每每天天（或或每每小小时时、或或每每周周）存存取取几几次次，每每次次存存取取多多少少数数据据等等信信息息。存存取取方方法法指指的的是是批批处处理理，还还是是联联机处理；是检索还是更新；是顺序检索还是随机检索等。机处理；是检索还是更新；是顺序检索还是随机检索等。32返回返回返回返回(5)(5)处理过程处理过程v处处理理过过程程的的处处理理逻逻辑辑通通常常用

44、用判判定定表表或或判判定定树树来来描描述述，数据字典只用来描述处理过程的说明性信息。数据字典只用来描述处理过程的说明性信息。v处处理理过过程程包包括括处处理理过过程程名名，说说明明，输输入入：数数据据流，输出：数据流，处理，简要说明。流，输出：数据流，处理，简要说明。v其其中中，简简要要说说明明主主要要说说明明处处理理过过程程的的功功能能及及处处理理要要求。求。v功功能能是是指指该该处处理理过过程程用用来来做做什什么么（不不是是怎怎么么做做），处处理理要要求求指指该该处处理理频频度度要要求求，如如单单位位时时间间里里处处理理多多少少事事务务、多多少少数数据据量量、响响应应时时间间要要求求等等，

45、这这些些处处理理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准。要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准。最终形成的数据流图和数据字典为最终形成的数据流图和数据字典为“需求分析需求分析说明书说明书”的主要内容，这是下一步进行概念设的主要内容，这是下一步进行概念设计的基础。计的基础。33返回返回返回返回6.3.1 6.3.1 概念结构设计的必要性概念结构设计的必要性在在需需求求分分析析阶阶段段，设设计计人人员员充充分分调调查查并并描描述述了了用用户户的的需需求求，但但这这些些需需求求只只是是现现实实世世界界的的具具体体要要求求，应应把把这这些些需需求求抽抽象象为信息世界的结构，才能更好地实现用户的需求

46、。为信息世界的结构，才能更好地实现用户的需求。概概念念设设计计就就是是将将需需求求分分析析得得到到的的用用户户需需求求抽抽象象为为信信息息结结构构，即概念模型。即概念模型。在在早早期期的的数数据据库库设设计计中中，概概念念设设计计并并不不是是一一个个独独立立的的设设计计阶阶段段。当当时时的的设设计计方方式式是是在在需需求求分分析析之之后后，接接着着就就进进行行逻逻辑辑设设计计。这这样样设设计计人人员员在在进进行行逻逻辑辑设设计计时时，考考虑虑的的因因素素太太多多，既既要要考考虑虑用用户户的的信信息息，又又要要考考虑虑具具体体DBMS的的限限制制，使使得得设设计计过过程程复复杂杂化化，难难以以控

47、控制制。为为了了改改善善这这种种状状况况，P.P.S.chen设设计计了了基基于于E-R模模型型的的数数据据库库设设计计方方法法，即即在在需需求求分分析析和和逻逻辑辑设设计计之之间间增增加加了了一一个个概概念念设设计计阶阶段段。在在这这个个阶阶段段，设设计计人人员员仅仅从从用用户户角角度度看看待待数数据据及及处处理理要要求求和和约约束束，产产生生一一个个反反映映用用户户观观点点的的概概念念模模型型，然然后后再再把把概概念念模模型型转转换成逻辑模型。这样做有三个好处：换成逻辑模型。这样做有三个好处：6.3 6.3 概念结构设计概念结构设计34返回返回返回返回(1)(1)从从逻逻辑辑设设计计中中分

48、分离离出出概概念念设设计计以以后后，各各阶阶段段的的任任务务相相对对单单一一化化，设设计计复复杂杂程程度度大大大大降降低低，便便于于组组织织管理。管理。(2)(2)概概念念模模型型不不受受特特定定的的DBMSDBMS的的限限制制，也也独独立立于于存存储储安排和效率方面的考虑，因而比逻辑模型更为稳定。安排和效率方面的考虑，因而比逻辑模型更为稳定。(3)(3)概概念念模模型型不不含含具具体体的的DBMSDBMS所所附附加加的的技技术术细细节节，更更容容易易为为用用户户所所理理解解，因因而而更更有有可可能能准准确确反反映映用用户户的的信息需求。信息需求。设设计计概概念念模模型型的的过过程程称称为为概

49、概念念设设计计。概概念念模模型型在数据库的各级模型中的地位如图在数据库的各级模型中的地位如图6.8所示。所示。35返回返回返回返回图图6.8 数据库各级模型的形成数据库各级模型的形成应用1应用要求应用2应用要求应用3应用要求概念模式综合应用1外模式1应用2外模式2应用3外模式3概念模式概念模式转换映象映象36返回返回返回返回6.3.2 6.3.2 概念模型的特点概念模型的特点概概念念模模型型作作为为概概念念设设计计的的表表达达工工具具，为为数数据据库库提提供供一一个个说说明明性性结结构构，是是设设计计数数据据库库逻逻辑辑结结构构即即逻逻辑辑模模型型的的基础。因此，概念模型必须具备以下特点：基础

50、。因此，概念模型必须具备以下特点：(1)(1)语语义义表表达达能能力力丰丰富富。概概念念模模型型能能表表达达用用户户的的各各种种需需求求，充充分分反反映映现现实实世世界界，包包括括事事物物和和事事物物之之间间的的联联系系、用用户户对对数数据据的的处理要求，它是现实世界的一个真实模型。处理要求，它是现实世界的一个真实模型。(2)(2)易易于于交交流流和和理理解解。概概念念模模型型是是DBADBA、应应用用开开发发人人员员和和用用户户之之间间的的主主要要界界面面，因因此此，概概念念模模型型要要表表达达自自然然、直直观观和和容容易易理理解解，以以便便和和不不熟熟悉悉计计算算机机的的用用户户交交换换意