數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟第一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)需求收集和分析設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型優(yōu)化設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)物理實(shí)現(xiàn)試運(yùn)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改第二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日需求分析1.7.1需求分析一、需求分析的任務(wù)收集與分析用戶(hù)的信息及應(yīng)用處理的要求，并將結(jié)果按照一定的格式形成需求說(shuō)明書(shū)。二、需求分析的方法

1.需求信息的收集（1）了解組織的機(jī)構(gòu)設(shè)置（2）主要業(yè)務(wù)活動(dòng)和職能（3）了解系統(tǒng)的各種外部要求（4）確定系統(tǒng)邊界第三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日需求分析

2.需求信息的分析整理用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述。三、數(shù)據(jù)流圖(DFD--DataFlowDiagram)DFD用來(lái)表示收集到的各業(yè)務(wù)流程中涉及到的數(shù)據(jù)和處理過(guò)程的關(guān)系。數(shù)據(jù)流圖的基本成分：表示同類(lèi)數(shù)據(jù)的集中存放處，通常指數(shù)據(jù)文件表示對(duì)數(shù)據(jù)的處理表示不同處理過(guò)程之間傳遞的數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)的發(fā)送者和接收者第四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日需求分析四、數(shù)據(jù)字典（DD--DataDictionary)

數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典包括：數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理過(guò)程。

例：下圖給出了某機(jī)器制造廠的零配件采購(gòu)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。該子系統(tǒng)要處理的工作是生產(chǎn)部門(mén)提出的生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)零配件當(dāng)前價(jià)格計(jì)算成本送主管部門(mén)審批，對(duì)已批準(zhǔn)生產(chǎn)計(jì)劃制定采購(gòu)計(jì)劃，準(zhǔn)備好訂貨單給供應(yīng)商。

第五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日零配件采購(gòu)子系統(tǒng)DFD核對(duì)預(yù)算確定采購(gòu)計(jì)劃編制定貨單供應(yīng)商零配件采購(gòu)記錄生產(chǎn)計(jì)劃批準(zhǔn)/不批準(zhǔn)批準(zhǔn)/不批準(zhǔn)核對(duì)預(yù)算產(chǎn)品預(yù)算零件價(jià)格零件庫(kù)存量報(bào)價(jià)單供應(yīng)商報(bào)價(jià)采購(gòu)計(jì)劃訂單細(xì)節(jié)訂貨單第六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日零配件采購(gòu)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)項(xiàng)描述＝｛數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說(shuō)明，別名，數(shù)據(jù)類(lèi)型，長(zhǎng)度，取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系｝例：數(shù)據(jù)項(xiàng)名：訂貨單號(hào)類(lèi)型：CHAR

長(zhǎng)度：8

別名：采購(gòu)單號(hào)取值范圍：10000000--99999999第七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日零配件采購(gòu)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是若干數(shù)據(jù)項(xiàng)有意義的集合。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述＝｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說(shuō)明，組成:｛數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝｝例：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：采購(gòu)細(xì)節(jié)說(shuō)明：作為采購(gòu)計(jì)劃的組成部分，說(shuō)明對(duì)某個(gè)產(chǎn)品要采購(gòu)哪些零件，哪種零件采購(gòu)多少數(shù)量。組成：零件號(hào)、零件名、數(shù)量

第八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日零配件采購(gòu)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)流表示加工處理過(guò)程的輸入或輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說(shuō)明，數(shù)據(jù)流來(lái)源，數(shù)據(jù)流去向，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，平均流量，高峰期流量｝例：數(shù)據(jù)流名：采購(gòu)計(jì)劃說(shuō)明：由各產(chǎn)品所需零件數(shù)、選定的供應(yīng)商、審核情況組成采購(gòu)零配件計(jì)劃。來(lái)源：確定采購(gòu)計(jì)劃去向：編制訂貨單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：--采購(gòu)細(xì)節(jié)

--采購(gòu)審核第九頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日零配件采購(gòu)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是處理過(guò)程中要存取的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述＝｛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，編號(hào)，流入的數(shù)據(jù)流，流出的數(shù)據(jù)流，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，數(shù)據(jù)量，存取方式｝例：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名：產(chǎn)品說(shuō)明：對(duì)每種產(chǎn)品的品名、規(guī)格的描述，并對(duì)每種產(chǎn)品做成本預(yù)算。在核對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃書(shū)的成本時(shí)用。輸出數(shù)據(jù)流：預(yù)算組成：產(chǎn)品號(hào)、產(chǎn)品名、預(yù)算數(shù)據(jù)量：每月30--40件存取方式：隨機(jī)存取第十頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日零配件采購(gòu)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

處理過(guò)程是對(duì)加工處理過(guò)程的描述。處理過(guò)程描述＝｛處理過(guò)程名，說(shuō)明，輸入:｛數(shù)據(jù)流｝，輸出:｛數(shù)據(jù)流｝，處理:｛簡(jiǎn)要說(shuō)明｝｝例：處理過(guò)程：確定采購(gòu)計(jì)劃說(shuō)明：對(duì)要采購(gòu)的每一零件，根據(jù)零件庫(kù)存量確定采購(gòu)數(shù)量，再根據(jù)每位供應(yīng)商的報(bào)價(jià)選擇適當(dāng)?shù)墓?yīng)商，制定采購(gòu)計(jì)劃。輸入：供應(yīng)商報(bào)價(jià)、零件庫(kù)存、已批準(zhǔn)生產(chǎn)計(jì)劃輸出：采購(gòu)計(jì)劃簡(jiǎn)要說(shuō)明：（1）對(duì)應(yīng)采購(gòu)的每種零件查找供應(yīng)商報(bào)價(jià)表，選擇報(bào)價(jià)最低的供應(yīng)商號(hào)。（2）將此供應(yīng)商號(hào)填入應(yīng)采購(gòu)零件表的相應(yīng)列中。第十一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將需求分析得到的用戶(hù)需求抽象為概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，如果將現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象直接轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界中的對(duì)象，就會(huì)感到比較復(fù)雜，注意力往往被牽扯到更多的細(xì)節(jié)限制方面，而不能集中在最重要的信息的組織結(jié)構(gòu)和處理模式上。因此通常是將現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象首先抽象為不依賴(lài)任何DBMS和具體機(jī)器的信息結(jié)構(gòu)，即概念模型，然后再把概念模型轉(zhuǎn)換成具體機(jī)器上DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。常用的概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法是自底向上的設(shè)計(jì)方法。下面就介紹采用這種設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)步驟。

第十二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一.數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)根據(jù)需求分析的結(jié)果（數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典等）對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，設(shè)計(jì)各個(gè)局部視圖，即分E-R圖。1.選擇局部應(yīng)用可利用機(jī)構(gòu)職能關(guān)系進(jìn)行局部處理。2.逐一設(shè)計(jì)分E-R圖設(shè)計(jì)時(shí)注意：（1）實(shí)體與屬性的劃分原則屬性應(yīng)是系統(tǒng)中最小的信息單位，不再具有描述性質(zhì)。屬性不能與其他實(shí)體有聯(lián)系。

第十三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例：有職工、部門(mén)及其相關(guān)信息。eno職工E部門(mén)DE-Dagenamednodname部門(mén)Ddno部門(mén)名...職工Eeno部門(mén)...第十四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)病人住院號(hào)姓名病房號(hào)病人住院號(hào)姓名住在1n醫(yī)療病房號(hào)病房醫(yī)生級(jí)別床位數(shù)醫(yī)生號(hào)醫(yī)生名1m職稱(chēng)第十五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二.視圖集成（全局視圖設(shè)計(jì)）1.合并分E-R圖，生成初步E-R圖合并的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)發(fā)現(xiàn)沖突和解決沖突的過(guò)程。

沖突主要有：（1）屬性沖突屬性值類(lèi)型、取值范圍等發(fā)生沖突。（2）命名沖突同名異義、異名同義。（3）結(jié)構(gòu)沖突同一對(duì)象在不同視圖中有不同抽象。同一實(shí)體在不同視圖中屬性組成不同。相同實(shí)體間聯(lián)系在不同視圖中呈現(xiàn)不同類(lèi)型。

第十六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)基本E-R圖冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系。例：實(shí)發(fā)工資、應(yīng)發(fā)工資

第十七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7.3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：將基本E-R模型轉(zhuǎn)換為DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。

關(guān)系型邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟：1)將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型2)優(yōu)化模型3)設(shè)計(jì)適合DBMS的子模式第十八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換1.實(shí)體的轉(zhuǎn)換每一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的關(guān)鍵字就是關(guān)系的關(guān)鍵字。

2.聯(lián)系的轉(zhuǎn)換(1)一般1:1和1:m聯(lián)系不產(chǎn)生新的關(guān)系模式，而是將一方實(shí)體的關(guān)鍵字加入到多方實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中，若有聯(lián)系的屬性也一并加入。(2)m:n聯(lián)系要產(chǎn)生一個(gè)新的關(guān)系模式，該關(guān)系模式由聯(lián)系涉及實(shí)體的關(guān)鍵字加上聯(lián)系的屬性(若有)組成。第十九頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之例職工商品商店店號(hào)店址店名產(chǎn)地單價(jià)品名工資性別姓名工號(hào)店經(jīng)理商品號(hào)開(kāi)始時(shí)間月銷(xiāo)售量經(jīng)營(yíng)隸屬1nmm將百貨公司的E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型如下：商店(店號(hào)，店名，店址，店經(jīng)理)商品(商品號(hào)，品名，單價(jià)，產(chǎn)地)職工(工號(hào)，姓名，性別，工資，店號(hào)，開(kāi)始時(shí)間)經(jīng)營(yíng)(店號(hào)，商品號(hào)，月銷(xiāo)售量)第二十頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化

1.分析函數(shù)依賴(lài)。

2.確定各關(guān)系模式的范式。

3.按照處理要求，對(duì)某些模式進(jìn)行合并或分解。

4.為提高效率和利用率，對(duì)關(guān)系模式進(jìn)一步分解。常用的兩種分解方法：垂直分解水平分解三、設(shè)計(jì)用戶(hù)子模式

考慮：系統(tǒng)的使用安全、簡(jiǎn)便、用戶(hù)習(xí)慣。R

R1R2r1r2R第二十一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7.4物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)：是指對(duì)給定的數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程。

物理設(shè)計(jì)步驟：確定DB的物理結(jié)構(gòu)

(存取方法、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu))評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的時(shí)、空效率

(取決于DBMS)

物理設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)優(yōu)化的物理DB結(jié)構(gòu)，使得響應(yīng)時(shí)間短、空間利用率高。

第二十二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1.為關(guān)系模式選擇存取方法索引方法聚簇方法建立索引的一般原則是：①主關(guān)鍵字和外關(guān)鍵字上一般建立索引。②可在經(jīng)常按某列的順序訪問(wèn)記錄的列上建立索引。③在經(jīng)常作為連接操作的連接條件中出現(xiàn)的列上建立索引。第二十三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不適合建立索引的情況有：①太小的表。②不出現(xiàn)或很少出現(xiàn)在查詢(xún)條件中的屬性。③屬性值可能取值的個(gè)數(shù)很少的屬性（如：性別）。④屬性值分布嚴(yán)重不均的屬性（如：年齡）。⑤經(jīng)常更新的屬性和表。⑥屬性的值過(guò)長(zhǎng)。第二十四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

聚簇是將相關(guān)數(shù)據(jù)集中存放的物理存儲(chǔ)技術(shù)。把某屬性組(聚簇碼)上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊上稱(chēng)為聚簇。建立聚簇的一般原則是：①通過(guò)聚簇碼進(jìn)行訪問(wèn)或連接是該關(guān)系的主要應(yīng)用，與聚簇碼無(wú)關(guān)的其他訪問(wèn)很少或者是次要的。②對(duì)應(yīng)每個(gè)聚簇碼值的平均元組數(shù)既不太少，也不太多。太少了，聚簇效益不明顯，甚至浪費(fèi)塊的空間；太多了，就要采用多個(gè)連接塊，同樣對(duì)提高性能不利。③聚簇碼值相對(duì)穩(wěn)定，以減少修改聚簇碼值所引起的維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)。第二十五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.確定系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（1）確定數(shù)據(jù)的存放位置

①減少訪問(wèn)磁盤(pán)時(shí)的沖突，提高I/O的并行性。

②分散熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，均衡I/O負(fù)載。③保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的快速訪問(wèn)，緩解系統(tǒng)的瓶頸。（2）確定系統(tǒng)的配置參數(shù)

DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲(chǔ)分配參數(shù)，供設(shè)計(jì)人員和DBA對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物理優(yōu)化。初始情況下，系統(tǒng)為這些變量都賦予了合理的默認(rèn)值。但是這些值不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境，在進(jìn)行物理設(shè)計(jì)時(shí)，需要重新對(duì)這些變量賦值以改善系統(tǒng)的性能。第二十六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施1.7.5數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段主要任務(wù)：（1）定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)（2）組織數(shù)據(jù)入庫(kù)（3）編制與調(diào)試應(yīng)用程序（4）數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行

第二十七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行維護(hù)1.7.6數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行維護(hù)階段主要任務(wù)：（1）數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)與恢復(fù)（2）數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、完整性控制（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的性能監(jiān)督、分析和改造（4）數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織與重構(gòu)造

第二十八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日