郵電大學(xué)軟件工程研究生的課件-數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

郵電大學(xué)軟件工程研究生的課件---數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)5.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）的支持下，進(jìn)行信息的收集、整理、存儲(chǔ)、檢索、更新、加工、統(tǒng)計(jì)和傳播等操作。DBMS提供的功能可以細(xì)化為:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、更新用戶可訪問(wèn)的目錄事務(wù)支持并發(fā)控制服務(wù)恢復(fù)服務(wù)授權(quán)服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)通信的支持5.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)完整性服務(wù)數(shù)據(jù)獨(dú)立性服務(wù)（視圖、表空間）實(shí)用工具服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，提供一個(gè)確定最優(yōu)模型與處理模式的邏輯設(shè)計(jì)，以及一個(gè)確定數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法的物理設(shè)計(jì)，建立起既能反映現(xiàn)實(shí)世界信息和信息聯(lián)系，滿足用戶數(shù)據(jù)要求和加工要求，又能被某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所接受，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)，并有效存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程5.2實(shí)體聯(lián)系模型5.3關(guān)系規(guī)范化5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在現(xiàn)成的DBMS上建立數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程。其特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)量大、保存時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)復(fù)雜，用戶要求多樣化。從系統(tǒng)開(kāi)發(fā)角度來(lái)看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)特性和行為特性兩個(gè)方面。結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)）1）是與數(shù)據(jù)模型所反映的實(shí)體及實(shí)體之間的聯(lián)系的靜態(tài)模型的設(shè)計(jì)。2）設(shè)計(jì)各級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)模式，決定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的信息內(nèi)容。行為特性設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)）1）與數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換有關(guān)，是改變實(shí)體特性的操作。2）決定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的功能，是事務(wù)處理等應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行為設(shè)計(jì)相結(jié)合。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要困難和問(wèn)題懂計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理和熟悉DBMS，同時(shí)又具備企業(yè)業(yè)務(wù)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的人很少。企業(yè)或組織的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)和需求缺少明確的規(guī)定。缺乏完善的設(shè)計(jì)工具、方法和理論。隨應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和深入，用戶不斷要求修改和增加新的功能。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員的要求計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)基本知識(shí)和設(shè)計(jì)技術(shù)以及某一種DBMS軟件工程的原理和方法應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)開(kāi)發(fā)方法（多種多樣）快速原型法直接設(shè)計(jì)法5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程開(kāi)發(fā)方法軟件工程分步設(shè)計(jì)法(生命周期法)

軟件：程序及其開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)所需的所有文檔的總和。軟件工程：是為了組織大型軟件生產(chǎn)，克服手工作坊方式軟件生產(chǎn)的缺點(diǎn)，而提出的一種科學(xué)的軟件設(shè)計(jì)方法。是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科。對(duì)于大規(guī)模、十分復(fù)雜、要求較高的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)采用軟件工程的方法。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，系統(tǒng)工程是為了合理進(jìn)行開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和運(yùn)用系統(tǒng)而采用的思想、步驟、組織和方法的總稱。按照系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)有如下指導(dǎo)方針。1)系統(tǒng)的目的性：系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成功與否取決于是否符合用戶的需要，滿足用戶的要求是設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。2)系統(tǒng)的整體性：對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行綜合和抽象，得出現(xiàn)實(shí)世界業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的整體邏輯模型和整體物理模型。而不是各個(gè)環(huán)節(jié)信息的簡(jiǎn)單組合和拼湊。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)指導(dǎo)方針3)系統(tǒng)的相關(guān)性：組成系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)(模塊)各有其獨(dú)立功能，同時(shí)又相互依賴，相互作用，通過(guò)信息流把它們的功能聯(lián)系起來(lái)。4)系統(tǒng)的擴(kuò)展性和易維護(hù)性：要適應(yīng)外界環(huán)境的變化，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)要充分考慮留有余地，可擴(kuò)充。系統(tǒng)要能跟外界進(jìn)行信息交換，有行業(yè)規(guī)范或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的盡量采用，對(duì)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的可以考慮建立標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)要有前瞻性，對(duì)可能提出的信息需求和功能需求，系統(tǒng)應(yīng)留有接口；對(duì)可能發(fā)生的誤操作或故意破壞，盡可能把損失降低到最小程度。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)指導(dǎo)方針5)工作成果文檔化，圖表規(guī)范化：軟件是程序和文檔資料的集合，文檔資料是系統(tǒng)的組成部分。因?yàn)橄到y(tǒng)的擴(kuò)充、修改、交流是建立在文檔資料基礎(chǔ)之上，而不應(yīng)該是拿程序進(jìn)行交流。在文檔資料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化方面可以參照軟件工程規(guī)范。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則數(shù)據(jù)庫(kù)必須正確反映現(xiàn)實(shí)世界，能為某個(gè)DBMS所接受。應(yīng)用系統(tǒng)有良好的性能，有利于實(shí)施和維護(hù)。數(shù)據(jù)庫(kù)能滿足當(dāng)前和今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的數(shù)據(jù)需求，使數(shù)據(jù)庫(kù)有較長(zhǎng)的使用壽命。當(dāng)軟件和硬件環(huán)境發(fā)生變化時(shí)容易修改和移植。能滿足安全性要求，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，容易恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)存取效率、查詢效率要高。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)需求分析所得到數(shù)據(jù)的更高層的抽象描述。ER模型ODL數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)流圖第0步：規(guī)劃第1步：需求分析第2步：概念設(shè)計(jì)必要性可行性分析第3步：邏輯設(shè)計(jì)確定存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)，建立哪些應(yīng)用，常用的操作及對(duì)象有哪些等。將概念模型映射為某個(gè)特定的DBMS模式數(shù)據(jù)。5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)已經(jīng)確定的邏輯結(jié)構(gòu)選擇適當(dāng)?shù)奈锢斫Y(jié)構(gòu)，包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取路徑、存儲(chǔ)分配等。數(shù)據(jù)庫(kù)的裝入數(shù)據(jù)庫(kù)的試運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行維護(hù)第4步：物理設(shè)計(jì)第6步：數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施與維護(hù)第5步：應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試、運(yùn)行5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程是有一個(gè)起點(diǎn)和幾乎無(wú)止鏡的逐步求精的反復(fù)過(guò)程，盡管前面我們把數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程表述為一個(gè)程序化的過(guò)程，但需強(qiáng)調(diào)：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程并不一定非要以這種程序化方式進(jìn)行，各個(gè)階段之間的區(qū)分也并不是非常嚴(yán)格。本講義給出的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程可以作為引導(dǎo)你進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的框架。5.1.1規(guī)劃在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的規(guī)劃階段主要進(jìn)行建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的必要性及可行性分析。規(guī)劃階段必須完成下列任務(wù)：確定系統(tǒng)的范圍，任務(wù)陳述定義數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的主要目標(biāo)，每個(gè)任務(wù)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)必須支持的特定任務(wù)，確定開(kāi)發(fā)工作所需的資源，估計(jì)開(kāi)發(fā)成本，確定項(xiàng)目進(jìn)度。系統(tǒng)規(guī)劃綱要內(nèi)容包括：1)系統(tǒng)目標(biāo)與范圍的描述：確定系統(tǒng)長(zhǎng)期目標(biāo)和近期目標(biāo)；定義數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的范圍和邊界（包括主要的用戶視圖，用戶視圖定義了根據(jù)要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和在數(shù)據(jù)上要執(zhí)行的事務(wù)，也即用戶要怎樣使用數(shù)據(jù)，不僅考慮當(dāng)前用戶視圖，而且也要考慮未來(lái)的用戶視圖）；5.1.1規(guī)劃確定系統(tǒng)與外部環(huán)境的信息聯(lián)系和接口；系統(tǒng)的主要功能和結(jié)構(gòu)。2)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境描述：管理思想及管理方法的設(shè)想（新的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行可能是傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的徹底革新，新的思想、新的機(jī)制應(yīng)當(dāng)是完備而可行的，并且是高效而經(jīng)濟(jì)的）；說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求及條件（如何收集數(shù)據(jù)、如何指定格式、需要什么樣的文檔資料）；信息范圍、信息標(biāo)準(zhǔn)（良好的信息標(biāo)準(zhǔn)為衡量系統(tǒng)質(zhì)量和訓(xùn)練職工提供基礎(chǔ)）、信息來(lái)源、人力資源、設(shè)備資源。3)確定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)選型要求：包括主機(jī)及外部設(shè)備配置要求、性能指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置、系統(tǒng)軟件配置要求。4)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)進(jìn)度計(jì)劃（初步）。5.1.1規(guī)劃可行性分析應(yīng)從經(jīng)濟(jì)方面、技術(shù)方面、系統(tǒng)運(yùn)行方面(管理體制、人員的適應(yīng)性及法律法規(guī))進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)?？尚行匝芯繄?bào)告的內(nèi)容包括：1)原來(lái)系統(tǒng)概況。包括企業(yè)目標(biāo)、規(guī)模、組織結(jié)構(gòu)、人員、設(shè)備、效益等。2)原來(lái)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題和主要信息要求。3)待開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的總體方案（如前所述）。4)經(jīng)濟(jì)可行性分析包括系統(tǒng)的投資、運(yùn)行費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。5)技術(shù)可行性分析主要包括對(duì)技術(shù)的評(píng)估。6)系統(tǒng)可行性分析分析系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)管理思想、管理體制和變革的要求，系統(tǒng)運(yùn)行和有關(guān)法律法規(guī)的相互作用。7)結(jié)論。對(duì)可行性研究的簡(jiǎn)要總結(jié)。5.1.2需求分析需求分析是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)充分的需求分析，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)很難取得成功。需求分析階段應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)的整個(gè)應(yīng)用情況作全面、詳細(xì)的調(diào)查，收集支持系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)目標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和對(duì)這些數(shù)據(jù)的要求，確定用戶的需求，并把這些要求寫(xiě)成用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者都能夠接受的文檔。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該了解系統(tǒng)將來(lái)要發(fā)生的變化，收集未來(lái)應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)，充分考慮到系統(tǒng)可能的擴(kuò)充和變動(dòng)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合未來(lái)發(fā)展的趨向，以減少系統(tǒng)維護(hù)的代價(jià)。5.1.2需求分析實(shí)際上，系統(tǒng)的需求包括著多個(gè)層次，不同層次的需求從不同角度與不同程度反映著細(xì)節(jié)問(wèn)題。沒(méi)有一個(gè)清晰、毫無(wú)二義的‘需求’存在，真正的‘需求’實(shí)際上在人們的腦海中。任何文檔形式的需求僅僅是一個(gè)模型，一種敘述。需求分析文檔要盡可能地從不同層次角度去描述（有可能冗余），要注意描述的名詞對(duì)用戶、分析者、設(shè)計(jì)者在理解上務(wù)必達(dá)成共識(shí)。在此階段，從多方面對(duì)整個(gè)組織進(jìn)行調(diào)查，收集和分析各個(gè)應(yīng)用主要集中在對(duì)信息和處理兩方面的需求。5.1.2需求分析信息需求是指用戶要從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的信息內(nèi)容和用戶產(chǎn)生的信息內(nèi)容，處理需求是指完成什么處理功能及處理方式，處理需求即事務(wù)需求，信息需求和處理需求組成用戶視圖。另外還有安全性和完整性要求。對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，抽取共同的本質(zhì)特性，并用各種概念精確地加以描述。需求分析階段的方法：檢查文檔資料：收集檢查與目前系統(tǒng)相關(guān)的文檔資料、表格、報(bào)告、文件面談：找出事實(shí)、確認(rèn)事實(shí)、澄清事實(shí)觀察業(yè)務(wù)處理：跟班作業(yè)5.1.2需求分析研究：從計(jì)算機(jī)行業(yè)雜志、參考書(shū)和Internet上獲取其他人解決問(wèn)題的信息，也可能直接得到相關(guān)問(wèn)題的解決方案或軟件包。問(wèn)卷調(diào)查：調(diào)查建議和意見(jiàn)，諸如：“當(dāng)前使用什么報(bào)表，是否存在問(wèn)題”等等。需求分析階段的工作分為六個(gè)步驟：分析用戶活動(dòng)，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)所涉及的數(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)字典功能分析功能數(shù)據(jù)分析5.1.2需求分析分析用戶活動(dòng)，產(chǎn)生業(yè)務(wù)流程圖了解用戶當(dāng)前的業(yè)務(wù)活動(dòng)和職能，理清其處理流程。把用戶業(yè)務(wù)分成若干個(gè)子處理過(guò)程，使每個(gè)處理功能明確、界面清楚，畫(huà)出用戶活動(dòng)圖(業(yè)務(wù)流程圖)。確定系統(tǒng)范圍，產(chǎn)生系統(tǒng)范圍圖在和用戶經(jīng)過(guò)充分討論的基礎(chǔ)上，確定計(jì)算機(jī)所能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的范圍，確定哪些工作由人工完成，哪些工作由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成，即確定人機(jī)界面。分析用戶活動(dòng)所涉及的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖深入分析用戶的業(yè)務(wù)處理，以數(shù)據(jù)流圖(DataFlowDiagram,DFD)形式表示出數(shù)據(jù)的流向和對(duì)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的加工。DFD有四個(gè)基本成分：數(shù)據(jù)流、加工或處理、文件、外部實(shí)體。DFD可以形象地表示數(shù)據(jù)流與各業(yè)務(wù)活動(dòng)的關(guān)系，它是需求分析的工具和分析結(jié)果的描述手段。5.1.2需求分析分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典僅僅有DFD并不能構(gòu)成需求說(shuō)明書(shū)，DFD只表示出系統(tǒng)有哪幾部分組成和各個(gè)部分之間的關(guān)系，并沒(méi)有說(shuō)明各個(gè)成分的含義。數(shù)據(jù)字典提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)間描述的集中管理，它的功能是存儲(chǔ)和檢索各種數(shù)據(jù)描述(元數(shù)據(jù)Metadata)，數(shù)據(jù)字典是數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析的主要成果，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中占有很重要地位。數(shù)據(jù)字典編寫(xiě)的基本要求是：a.對(duì)數(shù)據(jù)流程圖上各種成分的定義必須明確，易理解，唯一。b.命名、編號(hào)與數(shù)據(jù)流程圖一致。c.符合一致性與完整性的要求，對(duì)數(shù)據(jù)流程圖上的成分定義與說(shuō)明無(wú)漏項(xiàng)，無(wú)同名異義或異名同義。d.格式規(guī)范，文字精煉，符號(hào)正確。5.1.2需求分析分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)字典中通常包括數(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5個(gè)部分。a.數(shù)據(jù)項(xiàng)：數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組成單位，若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以組成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)字典通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來(lái)描述數(shù)據(jù)流以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯內(nèi)容。對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)描述包括數(shù)據(jù)項(xiàng)名、含義、別名、類型、長(zhǎng)度、取值范圍以及與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系，必要時(shí)說(shuō)明數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)值含義。b.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名、含義及組成部分。c.數(shù)據(jù)流：表示某一加工處理過(guò)程的輸入或輸出數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)流名、說(shuō)明、來(lái)源、去向、包含的數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名稱、單位時(shí)間傳輸次數(shù)(活動(dòng)頻率)。5.1.2需求分析分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典d.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：名稱、輸入、輸出、數(shù)據(jù)量、存取頻率和存取方式(批處理或聯(lián)機(jī)處理；查詢或更新；順序或隨機(jī))。e.處理過(guò)程：名稱、輸入、輸出、頻率、數(shù)據(jù)量、處理邏輯說(shuō)明和響應(yīng)時(shí)間等。功能分析數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)是與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合的過(guò)程，離開(kāi)一定的功能，數(shù)據(jù)庫(kù)就失去其存在價(jià)值。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù))和行為(功能)的結(jié)合。用戶希望系統(tǒng)能提供的功能必須有一個(gè)清晰的描述。5.1.2需求分析功能分析功能分析是對(duì)數(shù)據(jù)流程圖中的處理過(guò)程作詳細(xì)的說(shuō)明。用戶的數(shù)據(jù)處理可以分為數(shù)據(jù)輸入輸出處理、數(shù)學(xué)處理、邏輯判斷三類。對(duì)輸入輸出處理要確定輸入輸出的格式、輸入輸出方式；對(duì)數(shù)學(xué)處理要建立處理的數(shù)學(xué)模型(公式及數(shù)值分析)；對(duì)邏輯判斷的描述通常采用決策樹(shù)、決策表及自然語(yǔ)言或形式語(yǔ)言等方法。在這三類用戶數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行抽象和歸納，得出功能的層次體系結(jié)構(gòu)。功能分析可以采用軟件結(jié)構(gòu)圖或模塊圖來(lái)表示系統(tǒng)的層次分解關(guān)系、模塊調(diào)用關(guān)系。功能分析建立在用戶需求和數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，它通常是系統(tǒng)模塊劃分和應(yīng)用程序菜單設(shè)置的依據(jù)。5.1.2需求分析功能數(shù)據(jù)分析反映系統(tǒng)全貌的數(shù)據(jù)流程圖與數(shù)據(jù)、功能詳細(xì)分析完成后，為保證總的系統(tǒng)描述和細(xì)節(jié)情況相一致，需要進(jìn)行整理和審核，這一過(guò)程稱為功能數(shù)據(jù)分析。功能數(shù)據(jù)分析可以使用填寫(xiě)數(shù)據(jù)功能格柵圖等方法，如果完成某功能所需的數(shù)據(jù)不存在，需在數(shù)據(jù)字典中添加項(xiàng)目；如果數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)沒(méi)有任何一個(gè)功能使用，那么它可能是多余的或者在功能分析中有遺漏。通過(guò)功能數(shù)據(jù)分析的最后大檢驗(yàn)，使需求分析報(bào)告中的內(nèi)容祥實(shí)準(zhǔn)確。用戶需求的功能在需求分析報(bào)告中有所描述，完成功能所需的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)字典中有所描述，為數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。5.1.3概念設(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，注意力往往被轉(zhuǎn)移到更多的細(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。通常將現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象首先抽象為不依賴任何機(jī)器的信息結(jié)構(gòu)，這種信息結(jié)構(gòu)不是具體的DBMS的數(shù)據(jù)模型，而是基于現(xiàn)實(shí)世界和機(jī)器世界的中間層次，稱為概念模型。邏輯設(shè)計(jì)再把概念模型轉(zhuǎn)換成具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。5.1.3概念設(shè)計(jì)廣泛被采用的能夠很好表達(dá)概念模型的方法是設(shè)計(jì)實(shí)體聯(lián)系模型(EntityRelationshipModel,ER模型)。對(duì)象定義語(yǔ)言(ObjectDefinitionLanguage,ODL)是以面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)、方法說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)，也可表達(dá)概念模型，特別是對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)的情形。實(shí)體聯(lián)系模型定義實(shí)體、屬性和聯(lián)系等數(shù)據(jù)對(duì)象，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者將需求分析過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)歸納到這些類別中，通過(guò)對(duì)實(shí)體聯(lián)系圖的分析把握現(xiàn)實(shí)世界中信息的組織結(jié)構(gòu)。5.1.3概念設(shè)計(jì)ER模型又比較容易轉(zhuǎn)換為機(jī)器模型（ER模型內(nèi)容參見(jiàn)5.2）。設(shè)計(jì)概念模型的策略有自頂向下、自底向上、由里向外、混合策略等。利用ER方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)，采用自底向上策略，可以分成三步進(jìn)行：設(shè)計(jì)局部ER模型設(shè)計(jì)全局ER模型全局ER模型的優(yōu)化概念模型評(píng)審5.1.3概念設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)局部ER模型一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是為多個(gè)不同用戶服務(wù)的，各個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的觀點(diǎn)可能不一樣，信息處理需求也可能不同。先分別考慮各個(gè)用戶的信息需求，形成局部ER圖。大體分為四個(gè)環(huán)節(jié)：確定局部結(jié)構(gòu)范圍、局部實(shí)體定義、局部聯(lián)系定義、屬性分配。5.1.3概念設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)全局ER模型各個(gè)局部ER圖設(shè)計(jì)完成之后，下一步是把它們綜合成單一的全局ER模型。全局ER模型不僅支持所有局部ER模式，而且必須合理地表示一個(gè)完整、一致的數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型。設(shè)計(jì)過(guò)程為：確定公共的實(shí)體類型，合并局部ER圖并且消除在局部ER圖中的屬性沖突、結(jié)構(gòu)沖突和命名沖突。5.1.3概念設(shè)計(jì)全局ER模型的優(yōu)化在得到全局ER圖后，對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化，一個(gè)好的全局ER模型，除能準(zhǔn)確、全面地反映用戶功能需求外，還應(yīng)滿足：實(shí)體類型盡可能少；實(shí)體類型所含屬性個(gè)數(shù)盡可能少；實(shí)體間聯(lián)系無(wú)冗余。但這些條件并不是絕對(duì)的，視具體情況而定。5.1.3概念設(shè)計(jì)概念模型評(píng)審評(píng)審分為用戶評(píng)審與DBA及應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員評(píng)審兩部分。用戶評(píng)審重點(diǎn)放在確認(rèn)全局概念模式是否準(zhǔn)確完整反映了用戶的信息需求和現(xiàn)實(shí)世界事物的屬性間的固有聯(lián)系，DBA和應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員評(píng)審側(cè)重于完整性、一致性。被評(píng)審的文檔資料應(yīng)包括局部概念結(jié)構(gòu)描述、全局概念模式描述、數(shù)據(jù)清單和業(yè)務(wù)功能清單。沒(méi)有概念模型的評(píng)審過(guò)程，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和開(kāi)發(fā)人員可能承擔(dān)過(guò)多的責(zé)任。5.1.4邏輯設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)的結(jié)果是得到一個(gè)與DBMS無(wú)關(guān)的概念模式。而邏輯設(shè)計(jì)的目的是把概念模式設(shè)計(jì)階段的全局ER模式轉(zhuǎn)換成與選用的具體機(jī)器上的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。邏輯結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)庫(kù)模式，包括數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)模式、模式和外模式。邏輯設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)模式和外模式，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可以說(shuō)是數(shù)據(jù)庫(kù)表和視圖等。（例如Oracle的邏輯結(jié)構(gòu)包括表空間及數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象）。5.1.4邏輯設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)可表示如下示意形式:邏輯設(shè)計(jì)概念模型安全要求功能要求約束條件DBMS特征模式子模式應(yīng)用程序設(shè)計(jì)指南安全性設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)指南5.1.4邏輯設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)的步驟:從ER模式導(dǎo)出初始數(shù)據(jù)庫(kù)模式處理需求ER模式DBMS特征關(guān)系模式規(guī)范化模式評(píng)價(jià)用DBMS語(yǔ)法描述是否修正進(jìn)入物理設(shè)計(jì)階段5.1.4邏輯設(shè)計(jì)ER模式向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性即為關(guān)系模式的屬性，實(shí)體的標(biāo)識(shí)符即為關(guān)系模式的鍵。聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同情況做不同的處理：1）若實(shí)體間的聯(lián)系是一對(duì)一的，可以在兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的兩個(gè)關(guān)系模式中的任意一個(gè)關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。也可能做合并關(guān)系模式處理。例：學(xué)院與院長(zhǎng)之間是一對(duì)一，在學(xué)院關(guān)系模式中加入院長(zhǎng)關(guān)系模式的鍵。5.1.4邏輯設(shè)計(jì)ER模式向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換2）若實(shí)體間的聯(lián)系是一對(duì)多的，則在多端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入一端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。例：學(xué)院與教師之間是一對(duì)多，在教師關(guān)系模式中加入學(xué)院關(guān)系模式的鍵。5.1.4邏輯設(shè)計(jì)ER模式向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換3）若實(shí)體間的聯(lián)系是一對(duì)多的，而且在多端實(shí)體類型為弱實(shí)體，轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中將一端實(shí)體類型(父實(shí)體)的鍵作為外鍵放入多端的弱實(shí)體(子實(shí)體)中。弱實(shí)體的主鍵由父實(shí)體的主鍵與弱實(shí)體本身的候選鍵組成。也可以為弱實(shí)體建立新的標(biāo)識(shí)ID。例：學(xué)生與社會(huì)關(guān)系之間是一對(duì)多，社會(huì)關(guān)系是弱實(shí)體，在社會(huì)關(guān)系關(guān)系模式中加入學(xué)生關(guān)系模式的鍵學(xué)號(hào)，由學(xué)號(hào)和稱呼兩屬性組成社會(huì)關(guān)系關(guān)系模式的主鍵。5.1.4邏輯設(shè)計(jì)ER模式向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換4）若實(shí)體間的聯(lián)系是多對(duì)多的，則將聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為與該聯(lián)系相連的各個(gè)實(shí)體的碼以及聯(lián)系的屬性，而鍵是與該聯(lián)系相連的各個(gè)實(shí)體的碼的組合，或者是與該聯(lián)系相連的各個(gè)實(shí)體的碼和聯(lián)系的附加屬性的組合。例：學(xué)生與課程之間是多對(duì)多，建立學(xué)生課程聯(lián)系關(guān)系模式，學(xué)號(hào)和課程號(hào)組成學(xué)生課程聯(lián)系關(guān)系模式的鍵。CAP數(shù)據(jù)庫(kù)中Orders的碼由顧客實(shí)體、代理商實(shí)體、產(chǎn)品實(shí)體的碼和日期組成。5.1.4邏輯設(shè)計(jì)規(guī)范化處理規(guī)范化的處理的目的是減少乃至消除關(guān)系模式中存在的各種異常，改善完整性、一致性和存儲(chǔ)效率。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員而言，在進(jìn)行ER圖的建立和關(guān)系模式轉(zhuǎn)換時(shí)，已經(jīng)考慮到規(guī)范化的要求，專門的規(guī)范化步驟往往指不能確定的實(shí)體類型、聯(lián)系的關(guān)系轉(zhuǎn)換。一般的規(guī)范化過(guò)程是基于3NF或BCNF的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。在規(guī)范化模式合并和模式分解過(guò)程中，要特別注意保持依賴和無(wú)損連接要求（規(guī)范化內(nèi)容參見(jiàn)5.3）。5.1.4邏輯設(shè)計(jì)模式評(píng)價(jià)模式評(píng)價(jià)的目的是檢查已給出的數(shù)據(jù)庫(kù)模式是否完全滿足用戶的功能要求，是否具有較高的效率。并確定需要加以修改的部分。模式修正根據(jù)模式評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)已生成的模式進(jìn)行修改。在邏輯設(shè)計(jì)階段，還要設(shè)計(jì)出子模式，子模式體現(xiàn)各個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的不同觀點(diǎn)。5.1.5物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)主要指數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)記錄格式、存儲(chǔ)記錄安排和存取方法，包括索引機(jī)制、空間大小、塊的大小等，物理設(shè)計(jì)的目的是以合適的存儲(chǔ)空間得到用戶事務(wù)的快速響應(yīng)（時(shí)間和空間的效率）。是在計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備上確定應(yīng)采取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法，以及如何分配存儲(chǔ)空間等問(wèn)題。物理設(shè)計(jì)與特定硬件系統(tǒng)、DBMS等相關(guān)，難以形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法。5.1.5物理設(shè)計(jì)索引選擇 索引文件對(duì)存儲(chǔ)記錄進(jìn)行內(nèi)部鏈接，從邏輯上改變了記錄的存儲(chǔ)位置。記錄聚簇 不改變邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)的模式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的使用要求，將屬性記錄或文件集中存放在不同的位置。第四章Oracle中探討了許多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題，即物理設(shè)計(jì)問(wèn)題。5.1.5物理設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)的過(guò)程：使用DBMS的可用功能完成基表的設(shè)計(jì)和完整性約束和業(yè)務(wù)規(guī)則。DBMS為數(shù)據(jù)提供了許多可選擇的文件組織方式，基于對(duì)事務(wù)的分析，選擇合適的文件組織方式，何時(shí)選擇索引?？紤]放寬規(guī)范化約束，改善系統(tǒng)性能。怎樣處理派生數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)。考慮重復(fù)列或連接表。設(shè)計(jì)安全措施來(lái)避免對(duì)數(shù)據(jù)未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)，如何實(shí)現(xiàn)每個(gè)用戶的視圖，以及表上需要的訪問(wèn)控制。不斷通過(guò)監(jiān)聽(tīng)操作系統(tǒng)來(lái)標(biāo)識(shí)和解決由設(shè)計(jì)引起的性能問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)新的或改變的需求。5.1.6數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)即應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試和試運(yùn)行過(guò)程。其中應(yīng)用程序設(shè)計(jì)是對(duì)用戶界面和使用數(shù)據(jù)庫(kù)的程序的設(shè)計(jì)。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)。功能分析的結(jié)果