《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

整理課件本章主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述（了解）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的全過(guò)程（領(lǐng)會(huì)）ER模型（綜合應(yīng)用）ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（綜合應(yīng)用）ER模型實(shí)例分析（理解）小結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)理解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的全過(guò)程掌握需求分析的任務(wù)和方法掌握概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法6.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述一、軟件工程與軟件生存期軟件工程：用工程化的方法與理論來(lái)指導(dǎo)軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程，以提高軟件質(zhì)量和開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)成本。軟件危機(jī)軟件神話軟件生存期：從軟件的規(guī)劃、研制、實(shí)現(xiàn)、投入運(yùn)行后的維護(hù)，直到它被新的軟件所取代而停止使用的整個(gè)期間。規(guī)劃階段需求分析階段設(shè)計(jì)階段編碼階段測(cè)試階段運(yùn)行維護(hù)階段6.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述二、數(shù)據(jù)庫(kù)工程與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)生存期數(shù)據(jù)庫(kù)工程：以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的軟件系統(tǒng)，屬于軟件工程，但有所區(qū)別。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與之相關(guān)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)生存期：數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)從開(kāi)始規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、維護(hù)到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整個(gè)期間。定義：規(guī)劃、需求分析設(shè)計(jì)：概念、邏輯、物理實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行6.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述二、數(shù)據(jù)庫(kù)工程與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)生存期規(guī)劃階段：一個(gè)單位、企業(yè)的信息化規(guī)劃需求分析階段：綜合各個(gè)用戶的應(yīng)用需求概念設(shè)計(jì)階段：形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個(gè)DBMS產(chǎn)品的概念模式(E-R圖)邏輯設(shè)計(jì)階段：E-R圖轉(zhuǎn)換成具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，形成數(shù)據(jù)的外模式物理設(shè)計(jì)階段：根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲(chǔ)安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)模式。規(guī)劃需求分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程序編制

調(diào)試運(yùn)行維護(hù)

運(yùn)行和維護(hù)

實(shí)現(xiàn)

物理設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)需求分析規(guī)劃軟件生存期數(shù)據(jù)庫(kù)生存期6.2規(guī)劃與需求分析6.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)劃目標(biāo)：信息化的程度人管理規(guī)范化軟件與硬件條件規(guī)劃階段的三個(gè)步驟系統(tǒng)調(diào)查：對(duì)企業(yè)組織作全面的調(diào)查，畫(huà)出組織層次圖，以了解企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)可行性分析從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、效益、法律等族方面對(duì)建立數(shù)據(jù)庫(kù)的可行性進(jìn)行分析；寫(xiě)出可行性分析報(bào)告；組織專家進(jìn)行討論其可行性確定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的總目標(biāo)和制定項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃6.2.2需求分析1、目標(biāo)：分析用戶的需要與要求充分了解原系統(tǒng)的工作概況明確用戶的各種需求確定新系統(tǒng)的功能?？紤]今后可能的擴(kuò)充和改變2、需求分析的重點(diǎn)信息要求處理要求安全性與完整性要求。6.2.2需求分析3、需求分析的難點(diǎn)用戶無(wú)法準(zhǔn)確地表達(dá)自己的需求所提出的需求往往不斷地變化；設(shè)計(jì)人員缺少用戶的專業(yè)知識(shí)，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求；新的硬、軟件技術(shù)的出現(xiàn)也會(huì)使用戶需求發(fā)生變化4、需求分析的方法：調(diào)查研究分析表達(dá)6.2.2需求分析5、調(diào)查研究步驟(1)調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況：包括組織部門(mén)的組成情況和職責(zé)等。(2)調(diào)查各部門(mén)的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況，包括各個(gè)部門(mén)輸入和使用什么數(shù)據(jù)、如何加工處理這些數(shù)據(jù)、輸出什么信息、輸出到什么部門(mén)、輸出結(jié)果的格式是什么等。(3)協(xié)助用戶明確對(duì)新系統(tǒng)的各種要求，包括信息要求、處理要求、完全性與完整性要求。(4)確定新系統(tǒng)的邊界：人機(jī)完成的功能分解。6.2.2需求分析6、常用調(diào)查方法跟班作業(yè)：通過(guò)親身參加業(yè)務(wù)工作了解業(yè)務(wù)活動(dòng)的情況。開(kāi)調(diào)查會(huì)：通過(guò)與用戶座談來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況及用戶需求。請(qǐng)專人介紹。詢問(wèn)：對(duì)某些調(diào)查中的問(wèn)題，可以找專人詢問(wèn)。設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶填寫(xiě)。查閱記錄：查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄6.2.2需求分析7、分析和表達(dá)用戶需求SA(StructuredAnalysis)方法：自頂向下從最上層系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手，采用逐層分解的方式分析系統(tǒng)，并用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述系統(tǒng)。SA方法的具體步驟根據(jù)調(diào)查分析，得到如下所示的系統(tǒng)高層抽象圖數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信息要求數(shù)據(jù)來(lái)源處理數(shù)據(jù)輸出處理要求6.2.2需求分析分解處理功能和數(shù)據(jù)：逐步分解形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過(guò)程的關(guān)系；數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)字典來(lái)描述。用戶評(píng)審并認(rèn)可8、需求分析工作分析用戶活動(dòng)產(chǎn)生，產(chǎn)生業(yè)務(wù)流程圖確定系統(tǒng)范圍，產(chǎn)生系統(tǒng)范圍圖分析用戶活動(dòng)涉及的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典6.2.3數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典：各類(lèi)數(shù)據(jù)描述的集合數(shù)據(jù)項(xiàng)：是不可再分的數(shù)據(jù)單位。對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的描述＝{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}數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。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)}}數(shù)據(jù)流：是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂?。?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}數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的停留或保存處，也是數(shù)據(jù)流的來(lái)源和去向之一。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}處理過(guò)程：描述處理過(guò)程的說(shuō)明性信息。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}}6.2.3數(shù)據(jù)字典例：學(xué)生學(xué)籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。

數(shù)據(jù)項(xiàng)以學(xué)號(hào)為例：

數(shù)據(jù)項(xiàng)：學(xué)號(hào)含義說(shuō)明：唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)學(xué)生別名：學(xué)生編號(hào)類(lèi)型：字符型長(zhǎng)度：8

取值范圍：00000000至99999999取值含義：前兩位標(biāo)別該學(xué)生所在年級(jí)，后六位按順序編號(hào)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以學(xué)生為例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：學(xué)生含義說(shuō)明：定義了一個(gè)學(xué)生的有關(guān)信息組成：學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，年級(jí)6.2.3數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)流以體檢結(jié)果為例數(shù)據(jù)流：體檢結(jié)果說(shuō)明：學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果數(shù)據(jù)流來(lái)源：體檢數(shù)據(jù)流去向：批準(zhǔn)組成：……平均流量：……高峰期流量：……數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以學(xué)生登記表為例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：學(xué)生登記表說(shuō)明：記錄學(xué)生的基本情況流入數(shù)據(jù)流：……流出數(shù)據(jù)流：……組成：……數(shù)據(jù)量：每年3000張存取方式：隨機(jī)存取

6.2.3數(shù)據(jù)字典處理過(guò)程以分配宿舍為例處理過(guò)程：分配宿舍說(shuō)明：為所有新生分配學(xué)生宿舍輸入：學(xué)生，宿舍，輸出：宿舍安排處理：在新生報(bào)到后，為所有新生分配學(xué)生宿舍。要求同一間宿舍只能安排同一性別的學(xué)生，同一個(gè)學(xué)生只能安排在一個(gè)宿舍中。安排新生宿舍其處理時(shí)間應(yīng)不超過(guò)15分鐘。6.3概念設(shè)計(jì)一、概念結(jié)構(gòu)1、目標(biāo):在數(shù)求分析的基礎(chǔ)上完成概念模式設(shè)計(jì)2、為什么需要概念設(shè)計(jì)準(zhǔn)確反映用戶需求獨(dú)立于DBMS3、概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)真實(shí)充分反映現(xiàn)實(shí)世界及其聯(lián)系，現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)模型易于用戶理解易于修改易于轉(zhuǎn)化為邏輯模式6.3概念設(shè)計(jì)二、概念設(shè)計(jì)的主要步驟與方法局部概念模式針對(duì)每個(gè)用戶(類(lèi))的需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象常用方法是聚集與概括局部概念模式綜合成全局概念模式局部模式的綜合調(diào)整、修改與協(xié)調(diào)評(píng)審用戶評(píng)審DBA評(píng)審常用方法：ER方法。圖5.2數(shù)據(jù)庫(kù)的各級(jí)模式應(yīng)用1應(yīng)用3應(yīng)用2概念模式概念要求概念要求概念要求應(yīng)用1應(yīng)用3應(yīng)用2邏輯模式內(nèi)模式外模式3外模式2外模式1綜合轉(zhuǎn)換映像映像三、數(shù)據(jù)抽象數(shù)據(jù)抽象：抽象是從實(shí)際事物中抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述。一般有三種常用抽象：分類(lèi)：具有某些共同的特性和行為的對(duì)象，“ismemberof”，在E-R模型中，實(shí)體型就是這種抽象。聚集：定義某一類(lèi)型的組成成分。它抽象了對(duì)象內(nèi)部類(lèi)型和成分之間“ispartof”的語(yǔ)義。概括：定義類(lèi)型之間的一種子集聯(lián)系。它抽象了類(lèi)型之間的“issubsetof”的語(yǔ)義。概括具有繼承性：子類(lèi)繼承超類(lèi)上定義的所有抽象。E-R模型中用雙豎邊的矩形框表示子類(lèi)，用直線加小圓圈表示超類(lèi)-子類(lèi)的聯(lián)系。6.3概念設(shè)計(jì)6.3.4局部ER模型一、ER模型實(shí)體聯(lián)系模型(1976)ER模型的基本元素實(shí)體：可以區(qū)別的客觀事物需求描述中出現(xiàn)的主要名詞實(shí)體聯(lián)系屬性ER模型圖例聯(lián)系：實(shí)體之間存在的關(guān)系需求描述中的動(dòng)詞一個(gè)實(shí)體可能涉及多個(gè)聯(lián)系屬性：實(shí)體中的某一特性實(shí)體標(biāo)識(shí)符，只有一個(gè)值域：屬性的取值范圍聯(lián)系的屬性：描述聯(lián)系的特征實(shí)例：老師—學(xué)生老師學(xué)生教mn學(xué)號(hào)姓名專業(yè)班級(jí)職稱性別姓名職號(hào)二、屬性的分類(lèi)1、基本屬性和復(fù)合屬性（可否再分）圖5.4地址屬性的層次結(jié)構(gòu)郵政編碼省（市）名地址區(qū)名街道家庭地址門(mén)牌號(hào)碼圖5.5多值屬性的表示零件編碼零件零件名供應(yīng)商規(guī)格進(jìn)貨價(jià)格銷(xiāo)售價(jià)格價(jià)格2、單值屬性和多值屬性（對(duì)一個(gè)實(shí)體對(duì)象是否只能取一個(gè)值）多值屬性用雙框表示多值屬性可以轉(zhuǎn)化二、屬性的分類(lèi)多值屬性的處理將原來(lái)的多值屬性用幾個(gè)新的單值屬性來(lái)表示。

將原來(lái)的多值屬性用一個(gè)新的實(shí)體類(lèi)型表示

聯(lián)系類(lèi)型：1：N弱實(shí)體：依賴于原實(shí)體而存在表示方法：雙線框圖5.6多值屬性的變換（1）零件編碼