第五章：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

1、第五章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系2什么是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)？一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概念 對于給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造（設(shè)計(jì)）優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理模式結(jié)構(gòu)，并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能有效地存儲和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系3一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 用戶需求 信息管理要求 指在數(shù)據(jù)庫中應(yīng)該存儲和管理哪些數(shù)據(jù)對象 數(shù)據(jù)操作要求 對數(shù)據(jù)庫需要進(jìn)行哪些操作2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系4一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)目標(biāo) 為用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)提供一個(gè)信息基礎(chǔ)設(shè)施和高效率的運(yùn)行環(huán)

2、境2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系5一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律 三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)相結(jié)合2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系6一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 新奧爾良法 基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 3NF的設(shè)計(jì)方法 OOL2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系7二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 參與人員 系統(tǒng)分析員 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員 應(yīng)用開發(fā)人員 數(shù)據(jù)庫管理人員 用戶代表2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系8二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 六個(gè)階段： 需求分析（最困難、最耗時(shí)，了解用戶需求

3、） 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（形成概念模型，設(shè)計(jì)關(guān)鍵） 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（將概念模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型）2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系9二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 六個(gè)階段： 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（確定存儲結(jié)構(gòu)和存取方法） 數(shù)據(jù)庫實(shí)施（建庫、編程、試運(yùn)行） 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)（正式運(yùn)行、評價(jià)、維護(hù)）2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系10二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 1.需求分析： 通過調(diào)查明確用戶需求 信息要求 處理要求 安全性和完整性要求 抽象為數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系11二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 1.需求分析： 具體步驟 首先調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況 然后調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動情況 協(xié)

4、助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求 確定新系統(tǒng)的邊界2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系12二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)E-R圖 特點(diǎn)： 能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界 易于理解 易于修改 易于轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)模型2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系13二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 步驟 設(shè)計(jì)局部E-R圖 設(shè)計(jì)綜合全局E-R圖2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系14二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 例：學(xué)籍管理局部應(yīng)用中主要涉及的實(shí)體包括學(xué)生、宿舍、班級、教師、課程。那么，這些實(shí)體之間的聯(lián)系又是怎樣的呢？2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工

5、程系15二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 聯(lián)系 宿舍-學(xué)生 1：n 班級-學(xué)生 1：n 課程-教師 1：1 學(xué)生-課程 m：n2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系16二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系17宿舍學(xué)生住宿1 1n n宿舍號學(xué)號姓名管理1n 設(shè)計(jì)局部E-R圖二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系18班級屬于1 1n n班級號學(xué)號姓名成立時(shí)間 設(shè)計(jì)局部E-R圖學(xué)生二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系19學(xué)生學(xué)習(xí)m mn n學(xué)號課程號課程名姓名 設(shè)計(jì)局部

6、E-R圖課程成績二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系20教師講授1 11 1工號課程號課程名姓名 設(shè)計(jì)局部E-R圖課程二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系21教師講授1 11 1工號課程號課程名姓名課程學(xué)生學(xué)習(xí)m m學(xué)號成績n n班級屬于1 1n n班級號學(xué)號姓名成立時(shí)間管理1n宿舍住宿n n宿舍號1 1綜合局部E-R圖二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沖突 屬性沖突 命名沖突 結(jié)構(gòu)沖突2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系22二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將概念模型（ER圖轉(zhuǎn)換成邏輯模型） ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系

7、模型的原則 實(shí)體轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式 實(shí)體的屬性作為關(guān)系模式的屬性2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系23二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將概念模型（ER圖轉(zhuǎn)換成邏輯模型） ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的原則 實(shí)體的碼即為關(guān)系模式的碼 聯(lián)系轉(zhuǎn)換時(shí)遵循聯(lián)系轉(zhuǎn)換的原則2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系24二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 聯(lián)系轉(zhuǎn)換原則 1:n （含1:1） 把“1”方實(shí)體的主碼放在“n”方實(shí)體中作為外碼；若聯(lián)系有屬性也放入“n”方作為屬性2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系25二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 聯(lián)系轉(zhuǎn)換原則 m:n 獨(dú)立成一個(gè)關(guān)系模式，雙方實(shí)體

8、的主碼合并作為該關(guān)系模式的主碼；雙方實(shí)體的主碼分別為該關(guān)系模式的外碼；若聯(lián)系有屬性，則作為該關(guān)系模式的屬性 2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系26二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 聯(lián)系轉(zhuǎn)換原則 實(shí)體內(nèi)部1:n 在關(guān)系模式中新增加一個(gè)屬性，作為聯(lián)系該個(gè)體與其上級個(gè)體的外碼 實(shí)體內(nèi)部m:n 按m:n處理 三個(gè)以上實(shí)體間多元關(guān)系可轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式 具有相同碼的關(guān)系模式可以合并2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系27二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 將ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式 班級（班級號，成立時(shí)間） 學(xué)生（學(xué)號，姓名，班級號，宿舍號，班長） 教師（工號，姓名） 課程（課程號，課程

9、名，教師號） 宿舍（宿舍號） 學(xué)習(xí)（學(xué)號，課程號，成績）2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系28二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)模式的優(yōu)化 規(guī)范化處理 優(yōu)點(diǎn)：消除異常 逆規(guī)范化 設(shè)計(jì)用戶模式2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系29二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 4.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從數(shù)據(jù)庫的邏輯模式出發(fā)，設(shè)計(jì)一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的、有效的物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 主要任務(wù) 確定文件組織、分塊技術(shù)、緩沖區(qū)大小及管理方式、數(shù)據(jù)庫存儲器上的分布等2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系30二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟 確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) 對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率20

10、22-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系31二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方法 索引法 聚簇法 Hash法2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系32二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟 5.數(shù)據(jù)庫的實(shí)施 參與人員 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員 用戶等2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系33二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟數(shù)據(jù)庫的實(shí)施 步驟 數(shù)據(jù)載入 編程、調(diào)試應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)庫的試運(yùn)行2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系34二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟數(shù)據(jù)庫的使用和維護(hù) 主要工作 數(shù)據(jù)庫的安全性控制 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫性能監(jiān)控、分析與改進(jìn) 數(shù)據(jù)庫的重組和重構(gòu)2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系35二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟數(shù)據(jù)庫的使用和維護(hù) 數(shù)據(jù)庫重組 改善并改變數(shù)據(jù)庫物理存儲結(jié)構(gòu)的過程 數(shù)據(jù)庫重構(gòu) 改變數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的過程2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系36三、綜合練習(xí) 學(xué)生運(yùn)動會管理系統(tǒng)需求分析有如下描述 若干個(gè)班級,每個(gè)班屬性包括:班級號、班級名、專業(yè)、人數(shù)。 每個(gè)班級有一個(gè)體育委員，負(fù)責(zé)本班本次運(yùn)動會的組織工作 每個(gè)班級有若干運(yùn)動員,運(yùn)動員只能屬于一個(gè)班,運(yùn)動員屬性包括:運(yùn)動員號、姓名、性別、年齡2022-6-8福州大學(xué)陽光學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系37三、綜合練習(xí) 學(xué)生運(yùn)動會管理系統(tǒng)需求分析有如下描述 有若干比賽項(xiàng)目,屬性包括:項(xiàng)目號、名