第5章 数据库设计.ppt

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1、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的实施数据库运行和维护1数据库设计：数据库设计：对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能有效地存储数据，满足各种用户的应用需求。2现实世界数据分析功能分析概念模型设计逻辑数据库设计物理数据库设计子模式设计建立数据功能模型事务设计程序说明应用程序设计程序编码调试结构设计结构设计行为设计行为设计3一一、数据库设计、数据库设计的目标的目标1.最大限度地满足用户的信息需求和处理需求2.获得良好的数据库性能3.精确反映现实世界4.充分利用和发挥现有DBMS的功能和性能。5.符合软件工程设计要求。数据要达到一定的规范

2、化程度；实体之间连接的完整性，避免数据库的不一致性；满足对事务响应时间的要求；尽可能减少数据的存储量和内外存间数据的传输量；便于数据库的扩充和移植，使系统有更好的适应性。41、计算机科学基础知识和程序设计技术2、DB基本知识和DB设计技术3、软件工程的原理和方法4、应用领域的知识 三分技术、七分管理、十二分基础数据三分技术、七分管理、十二分基础数据51、直观设计法2、规范设计法3、计算机辅助设计法4、自动化设计法。应用环境设计过程数据库基于3NF的数据库设计方法、基于实体联系的设计方法、基于视图概念的数据库设计方法等。6四、数据库的基本步骤四、数据库的基本步骤1、需求分析：需求分析：是整个设计

3、过程的基础。(1)信息需求分析(2)操作需求分析2、概念结构设计：概念结构设计：将需求分析的结果用一种工具进行形式化的定义和描述，是整个DB设计的关键。如：E-R图3、逻辑结构设计：逻辑结构设计：概念模型数据模型 根据需求分析和概念设计的结果，选择合适的数据模型，并选用某一设计方法构造一数据库模式。74、物理设计：选择合适的物理结构。（包括存储结构和存取方法）。5、实施阶段：根据逻辑设计和物理设计建立数据库；编制和调试应用程序；试运行；6、DB运行和维护阶段 根据运行记录对DB进行评价；根据评价对DB调整和修改8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运行维护9一、需求分析的任务

4、一、需求分析的任务（分析用户的要求）1、信息要求：信息要求：DB中需存储的数据2、处理要求：处理要求：用户要求的处理功能 对各处理的响应时间的要求3、安全性与完整性要求安全性与完整性要求101.调查用户需求的具体步骤：首先调查组织机构情况，为分析信息流程做准备。然后调查各部门的业务活动情况。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。确定新系统的边界11强调：数据的收集要尽可能详尽，全面反映用户需求。要考虑可能的扩充和改变。必须强调用户的参与。跟班作业 开调查会 请专人介绍 询问 调查表 查阅记录12现实世界信息世界132、自底向上：先定义局部，然后再集成起来。

5、核心需求需求核心概念结构全局概念结构4、混合策略：自底向上和自顶向下相结合。、混合策略：自底向上和自顶向下相结合。3、逐步扩张：先定义核心，然后再逐步向外扩充。1、自顶向下：先定义全局，然后再逐步细化。14需求分析数据抽象、局部视图的设计视图集成逻辑结构设计反复征求用户意见直到满意为止DFDDD分E-R图总E-R图15全局概念结构设计应满足的要求1）完整性和正确性。2）最小化。3）可理解性。4）一致性，即不能存在互相矛盾的表达。5）满足需求分析阶段所确定的所有要求。1 1解决冲突，合并生成初步解决冲突，合并生成初步E-RE-R模型模型 1 1）属性冲突）属性冲突 2 2）命名冲突）命名冲突 3

6、 3）结构冲突）结构冲突 2 2消除冗余，生成基本消除冗余，生成基本E-RE-R模型模型 161 1选择具体应用：在多层的数据流图中选择一选择具体应用：在多层的数据流图中选择一个适当的层次的数据流图，作为设计分个适当的层次的数据流图，作为设计分E-RE-R图的图的出发点。出发点。点菜管理系统查询定桌子系统定桌子系统做菜子系统1718192 2逐一设计分逐一设计分E-RE-R图。将数据从局部应用对应的图。将数据从局部应用对应的数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定局部数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码、确应用中的实体、实体的属性、标识实体的码、确定实

7、体之间的联系及其类型。定实体之间的联系及其类型。数据字典数据项数据结构数据结构数据流数据流数据存储数据存储处理过程20编号数据项名称说 明 部 分编号数据项名 称说 明 部 分1服务员号字符串类型 有唯一性2服务员姓名文本类型 长度为20字符3性别字符串类型 男、女4服务员年龄 整数类型 18100数据项编号编号名称名称组成组成1房间房间号、容纳人数、餐桌数、房间类别、状态、备注2服务员服务员号、姓名、性别、出生日期、参加工作时间、备注3餐桌餐桌号、容纳人数、房间号、状态、备注数据结构21数据流数据存储编号数据流名输入输出1查询房间房间号房间信息2变更餐桌变更信息餐桌信息3查询餐桌桌号餐桌信息

8、编编号号名称名称输入数据流输入数据流输出数据流输出数据流1房间信息变更房间查询房间，提交点菜请求2服务员信息变更服务员查询服务员，提交点菜请求3餐桌信息变更餐桌查询餐桌，提交点菜请求22服务员餐桌房间服务mn服务m1局部E-R图23 对于在职进修学生的管理需要掌握的信息有：学生现在的工作单位、职务、联系电话、简历情况，其中简历情况包括开始时间、终止时间、单位、担任职务、证明人；学生目前在校情况，包括学生的学号、所在系院、所学专业、所在班级、班主任；学生在校所学的课程号、课程名、学时、授课教师及成绩；授课教师需要知道教师的编号、姓名、所在学院代号和名称。要求：1 确定实体及实体型属性2 找出实体

9、间的联系3 画出E-R图。241 确定实体及实体型属性学生在校情况（学号、所在系院、所学专业、所在班级、班主任）学生工作情况（身份证号、工作单位、职务、联系电话）简历情况（简历编号、开始时间、终止时间、单位、担任职务、证明人）课程（课程号、课程名、学时）教师（教师编号、姓名、学院代号、学院名称）2 找出实体间的联系学生在校情况与学生工作情况1:1学生在校情况与简历情况1:n学生在校情况与课程之间是m:n教师与课程之间是m:n25学生在校情况学号所在系院所学专业所在班级班主任 课 程 课程号课程名学时 教师 教师编号姓名学院代码学院名称学生工作情况工作单位职务联系电话身份证号 简 历 情 况 开

10、始时间终止时间单位担任职务证明人简历编号26学生在校情况学生工作情况对照简历情况学生在校情况经历局部局部 E-R 图图 课 程 学生在校情况学习成绩教师授课工作量27全局全局 E-R 图图学生工作情况简历情况 课 程 对照学生在校情况经历学习成绩教师授课有哪些冲突？冗余？工作量28逻辑结构设计：是把概念结构设计的结果转换成具体数据模型所允许的结构。29原则优化规则制和特点DBMS限转换概念结构(基本E-R模型)具体DBMS支持的数据模型(基本E-R模型)优化后的数据模型一般数据模型1.将概念模型转化为一般的数据模型2.将一般的数据模型向特定的DBMS所支持的数据模型转换。3.对数据模型进行优化

11、。30逻辑结构设计过程逻辑结构设计过程需求分析概念结构设计基于结构的设计基于操作的设计物理设计关系模式最优关系模式规范化理论操作需求模拟逻辑结构设计过程311、一个实体型转换成一个关系模式2、对于实体之间的联系有以下处理方法1 n1方关键字纳入到n方对应的关系模式中m n将与该联系相连的各实体的码及联系本身的属性组合为一个新的关系11可以看成 1 m 或 m 1 或 m n32学学生生在在校校情情况况（学号、学院代码、学院名称、专业代码、专业名称、班级代码、班级名称、班主任）学生工作情况学生工作情况（学号、身份证号、工作单位、职务、联系电话）简简历历情情况况（简历编号、学学号号、开始时间、终止

12、时间、单位、担任职务、证明人）课程课程（课程号、课程名、学时）学习学习（学号、课程号、成绩）教师教师（教师编号、姓名、学院代码、学院名称）授课授课（教师编号、课程号，工作量）331确定数据依赖 2对于各关系模式间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。3规范化FFmNF34学生在校情况学生在校情况（学号、学院代码、学院名称、专业代码、专业名称、班级代码、班级名称、班主任）学号学院代码班级代码专业代码班级名称专业名称学院名称班主任教师教师（教师编号教师编号、姓名、学院代码、学院名称）、姓名、学院代码、学院名称）35学生在校情况学生在校情况（学号、学院代码、专业代码、班级代码）学院学院（学院代码

13、，学院名称）专业专业（专业代码，专业名称）班级班级（班级代码，班级名称，班主任）学生工作情况学生工作情况（学号、身份证号、工作单位、职务、联系电话）简历情况简历情况（简历编号、学号学号、开始时间、终止时间、单位、担任职务、证明人）课程课程（课程号、课程名、学时）学习学习（学号、课程号、成绩）教师教师（教师编号、姓名、学院代码）授课授课（教师编号、课程号，工作量）36物理数据库：物理数据库：数据库在物理设备上的存储结构与存取方法。数据库物理设计的内容：数据库物理设计的内容：1 为给定的逻辑结构模型选取一个最适合应用环境的物理结构 2对选取的数据库物理结构进行性能评价（时间和空间效率）。37物理结

14、构设计不满意满意 结 束物理设计过程示意图数据库模式操作模式DBMS特征存储设备特征性能评价编码测试38数据库设计人员需掌握的物理设计知识 1有关具体DBMS的知识。2有关存放数据的物理设备的特性。3有关表的静态及动态特性。4有关应用需求信息。39一、一、数据库评价数据库评价 数据库的性能指标主要有三个标准：经济性、可靠性和效率。二、二、数据库逻辑设计评价数据库逻辑设计评价三、三、数据库物理设计评价数据库物理设计评价40一、一、数据的载入和应用程序的设计数据的载入和应用程序的设计与调试与调试二、二、数据库的试运行数据库的试运行三、三、数据库的运行和维护数据库的运行和维护41某某公公司司准准备备

15、公公开开招招聘聘若若干干个个公公司司部部门门经经理理和和职职员员，为为了了使使招招聘聘工工作作公公开开化化，公公司司需需要要进进行行报报名名、考考试试（笔笔试试、面面试试）、公公布布考试结果等工作。考试结果等工作。要要求求每每个个需需要要报报考考的的人人员员，填填写写报报考考人人员员登登记记表表，登登记记表表主主要要内内容容有有准准考考证证号号，身身份份证证号号、姓姓名名、年年龄龄、性性别别、学学历历、单单位位名名称称、单单位位负负责责人人，政政治治面面貌貌；对对于于每每个个报报考考人人员员要要详详细细填填写写工工作作经经历历，包包括括时时间间、地地点点、职职务务、证证明明人人；一一个个人人可

16、可以以报报考考多多个个职职位位，每每个个职职位位可可以以有有多多个个人人报报名名参参加加考考试试；一一个个人人报报考考一一个个职职位位就就对对应应一一个个面面试试成成绩绩和和笔笔试试成成绩绩；描描述述报报考考职职位位的的属属性有职位代码，职位名称。性有职位代码，职位名称。练习练习14243报考职位（报考职位（职位代码职位代码，名称），名称）报考人员（报考人员（准考证号准考证号，身份证号身份证号，姓名，年龄，性别，学历，姓名，年龄，性别，学历，单位名称，单位负责人，政治面貌）单位名称，单位负责人，政治面貌）工作经历（工作经历（编号编号，开始时间，结束时间，姓名，地点，职务，开始时间，结束时间，姓

17、名，地点，职务，证明人，证明人，身份证号身份证号）报名成绩（报名成绩（职位代码，准考证号职位代码，准考证号，笔试成绩，面试成绩，笔试成绩，面试成绩）报考人员（报考人员（准考证号准考证号，身份证号，姓名，年龄，性别，身份证号，姓名，年龄，性别，学历，单位名称，政治面貌）学历，单位名称，政治面貌）单位（单位（单位名称单位名称，单位负责人），单位负责人）基本表的逻辑结构基本表的逻辑结构44某货运公司要设计车队信息管理系统，该系统中涉及到的信息某货运公司要设计车队信息管理系统，该系统中涉及到的信息有：有：该公司设有若干部门，包括部门号，部门名称，负责人；公司该公司设有若干部门，包括部门号，部门名称，负

18、责人；公司设有若干车队，包括车队号，车队名称，负责人等；每个车队设有若干车队，包括车队号，车队名称，负责人等；每个车队拥有多部车辆，包括车牌号，车型，颜色，载重等；每个车队拥有多部车辆，包括车牌号，车型，颜色，载重等；每个车队聘用多名司机，包括司机号，姓名，驾照号，电话，工资等信聘用多名司机，包括司机号，姓名，驾照号，电话，工资等信息。息。练习245每每个个部部门门在在不不同同的的时时间间可可以以调调用用不不同同的的车车辆辆，每每调调用用一一次次要要记记录录其其调调用用的的调调车车单单号号，开开始始时时间间，还还车车时时间间，用用途途，车车程和费用程和费用每每个个车车辆辆固固定定在在一一个个维

19、维修修公公司司进进行行维维修修，一一个个维维修修公公司司可可以以维维修修多多辆辆车车，要要记记录录维维修修公公司司的的维维修修公公司司号号，名名称称和和地地址址、维修时间等信息。维修时间等信息。车车辆辆出出行行回回来来后后要要开开具具报报销销发发票票给给使使用用部部门门，发发票票记记录录开开销的顺序号，费用类型，费用，日期和经手人等信息。销的顺序号，费用类型，费用，日期和经手人等信息。每每个个司司机机必必须须参参加加保保险险，每每个个保保险险公公司司可可以以接接受受多多个个人人的的投投保保，要要记记录录投投保保的的日日期期，保保险险名名称称，保保险险种种类类，费费用用，并并记录保险公司号，名称，地址等信息。记录保险公司号，名称，地址等信息。每每辆辆车车必必须须参参加加保保险险，每每个个保保险险公公司司可可以以接接受受多多辆辆车车的的投投保，并记录投保的日期，保险种类，费用保，并记录投保的日期，保险种类，费用一、需求分析46根据以上描述，完成下列要求：根据以上描述，完成下列要求：1）画出该系统的E-R模型。2）将E-R图转换为关系模式。3）给出各关系模式的候选码，并判断各关系模式是否属于第3范式，如果不是3范式，请分解之。47