第五章：數據庫設計

1、第五章 數據庫設計一. 數據庫設計概述2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系2什么是數據庫設計？一. 數據庫設計概述 數據庫設計概念 對于給定的應用環(huán)境，構造（設計）優(yōu)化的數據庫邏輯模式和物理模式結構，并據此建立數據庫及其應用系統(tǒng)，使之能有效地存儲和管理數據，滿足各種用戶的應用需求。2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系3一. 數據庫設計概述 用戶需求 信息管理要求 指在數據庫中應該存儲和管理哪些數據對象 數據操作要求 對數據庫需要進行哪些操作2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系4一. 數據庫設計概述 數據庫設計目標 為用戶和各種應用系統(tǒng)提供一個信息基礎設施和高效率的運行環(huán)

2、境2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系5一. 數據庫設計概述 數據庫設計的特點 數據庫建設的基本規(guī)律 三分技術，七分管理，十二分基礎數據 結構（數據）設計和行為（處理）設計相結合2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系6一. 數據庫設計概述 數據庫設計方法 新奧爾良法 基于E-R模型的數據庫設計方法 3NF的設計方法 OOL2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系7二. 數據庫設計步驟 參與人員 系統(tǒng)分析員 數據庫設計人員 應用開發(fā)人員 數據庫管理人員 用戶代表2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系8二. 數據庫設計步驟 六個階段： 需求分析（最困難、最耗時，了解用戶需求

3、） 概念結構設計（形成概念模型，設計關鍵） 邏輯結構設計（將概念模型轉換為數據模型）2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系9二. 數據庫設計步驟 六個階段： 物理結構設計（確定存儲結構和存取方法） 數據庫實施（建庫、編程、試運行） 數據庫運行和維護（正式運行、評價、維護）2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系10二. 數據庫設計步驟 1.需求分析： 通過調查明確用戶需求 信息要求 處理要求 安全性和完整性要求 抽象為數據流圖和數據字典2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系11二. 數據庫設計步驟 1.需求分析： 具體步驟 首先調查組織機構情況 然后調查各部門的業(yè)務活動情況 協

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福州大學陽光學院計算機工程系12二. 數據庫設計步驟 2.概念結構設計設計E-R圖 特點： 能真實、充分地反映現實世界 易于理解 易于修改 易于轉換成數據模型2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系13二. 數據庫設計步驟 2.概念結構設計數據庫設計的關鍵 步驟 設計局部E-R圖 設計綜合全局E-R圖2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系14二. 數據庫設計步驟-概念結構設計 例：學籍管理局部應用中主要涉及的實體包括學生、宿舍、班級、教師、課程。那么，這些實體之間的聯系又是怎樣的呢？2022-6-8福州大學陽光學院計算機工

5、程系15二. 數據庫設計步驟-概念結構設計 聯系 宿舍-學生 1：n 班級-學生 1：n 課程-教師 1：1 學生-課程 m：n2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系16二. 數據庫設計步驟-概念結構設計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系17宿舍學生住宿1 1n n宿舍號學號姓名管理1n 設計局部E-R圖二. 數據庫設計步驟-概念結構設計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系18班級屬于1 1n n班級號學號姓名成立時間 設計局部E-R圖學生二. 數據庫設計步驟-概念結構設計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系19學生學習m mn n學號課程號課程名姓名 設計局部

6、E-R圖課程成績二. 數據庫設計步驟-概念結構設計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系20教師講授1 11 1工號課程號課程名姓名 設計局部E-R圖課程二. 數據庫設計步驟2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系21教師講授1 11 1工號課程號課程名姓名課程學生學習m m學號成績n n班級屬于1 1n n班級號學號姓名成立時間管理1n宿舍住宿n n宿舍號1 1綜合局部E-R圖二. 數據庫設計步驟-概念結構設計 沖突 屬性沖突 命名沖突 結構沖突2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系22二. 數據庫設計步驟 3.邏輯結構設計將概念模型（ER圖轉換成邏輯模型） ER圖轉換成關系

7、模型的原則 實體轉換為關系模式 實體的屬性作為關系模式的屬性2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系23二. 數據庫設計步驟 3.邏輯結構設計將概念模型（ER圖轉換成邏輯模型） ER圖轉換成關系模型的原則 實體的碼即為關系模式的碼 聯系轉換時遵循聯系轉換的原則2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系24二. 數據庫設計步驟-邏輯結構設計 聯系轉換原則 1:n （含1:1） 把“1”方實體的主碼放在“n”方實體中作為外碼；若聯系有屬性也放入“n”方作為屬性2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系25二. 數據庫設計步驟-邏輯結構設計 聯系轉換原則 m:n 獨立成一個關系模式，雙方實體

8、的主碼合并作為該關系模式的主碼；雙方實體的主碼分別為該關系模式的外碼；若聯系有屬性，則作為該關系模式的屬性 2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系26二. 數據庫設計步驟-邏輯結構設計 聯系轉換原則 實體內部1:n 在關系模式中新增加一個屬性，作為聯系該個體與其上級個體的外碼 實體內部m:n 按m:n處理 三個以上實體間多元關系可轉換為一個關系模式 具有相同碼的關系模式可以合并2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系27二. 數據庫設計步驟-邏輯結構設計 將ER圖轉換成關系模式 班級（班級號，成立時間） 學生（學號，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） 學習（學號，課程號，成績）2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系28二. 數據庫設計步驟-邏輯結構設計 數據模式的優(yōu)化 規(guī)范化處理 優(yōu)點：消除異常 逆規(guī)范化 設計用戶模式2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系29二. 數據庫設計步驟 4.物理結構設計 從數據庫的邏輯模式出發(fā)，設計一個可實現的、有效的物理數據庫結構 主要任務 確定文件組織、分塊技術、緩沖區(qū)大小及管理方式、數據庫存儲器上的分布等2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系30二. 數據庫設計步驟物理結構設計 設計步驟 確定數據庫的物理結構 對物理結構進行評價。評價的重點是時間和空間效率20

10、22-6-8福州大學陽光學院計算機工程系31二. 數據庫設計步驟物理結構設計 設計方法 索引法 聚簇法 Hash法2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系32二. 數據庫設計步驟 5.數據庫的實施 參與人員 數據庫設計人員 應用程序設計人員 用戶等2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系33二. 數據庫設計步驟數據庫的實施 步驟 數據載入 編程、調試應用程序 數據庫的試運行2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系34二. 數據庫設計步驟數據庫的使用和維護 主要工作 數據庫的安全性控制 數據庫的轉儲和恢復 數據庫性能監(jiān)控、分析與改進 數據庫的重組和重構2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系35二. 數據庫設計步驟數據庫的使用和維護 數據庫重組 改善并改變數據庫物理存儲結構的過程 數據庫重構 改變數據庫邏輯結構的過程2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系36三、綜合練習 學生運動會管理系統(tǒng)需求分析有如下描述 若干個班級,每個班屬性包括:班級號、班級名、專業(yè)、人數。 每個班級有一個體育委員，負責本班本次運動會的組織工作 每個班級有若干運動員,運動員只能屬于一個班,運動員屬性包括:運動員號、姓名、性別、年齡2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系37三、綜合練習 學生運動會管理系統(tǒng)需求分析有如下描述 有若干比賽項目,屬性包括:項目號、名